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曼联跟巴塞罗那:AD865X系列由高精度、低噪声、低失真、轨对轨CMOS运算放大器

时间:2019-10-6, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

瓦伦西亚曼联 www.rxlibr.com.cn 特征

带宽:50MHz,5V;低噪声:4.5nV/√Hz;偏移电压:典型值为100μV,在整个共模范围内指定;转换速率:41 V/μs;轨对轨输入输出摆幅;输入偏置电流:1pa;单电源操作:2.7 V至5.5 V;节省空间的msop和soic_n封装。

应用

光通信;激光源驱动器/控制器;宽带通信;高速模数转换器和数模转换器;微波链路接口;手机PA控制;视频线路驱动程序音频。

一般说明

AD865X系列由高精度、低噪声、低失真、轨对轨CMOS运算放大器组成,运算放大器的工作电压为2.7V至5.5V。

AD865X系列由轨对轨输入和输出放大器组成,增益带宽为50MHz,共模电压偏移量为100μV,由5V电源供电。它还具有低噪音-4.5nv/√hz。

AD865X系列可用于通信应用,如手机传输功率控制、光纤网络、无线网络和视频线路驱动程序。

AD865X系列采用最新一代Digitrim®内包装剪裁。这一新一代测量和校正整个输入共模范围内的偏移,提供比其他典型的轨道扭转放大器更少的V变化失真。偏置电压和共模抑制比在整个共模范围内以及扩展的工业温度范围内都有规定和保证。操作系统

AD865X系列采用窄8导联SOIC封装和8导联MSOP封装。放大器是在扩展的工业温度范围(-40°C至+125°C)内指定的。

应用

操作理论

AD865X系列由电压反馈、轨对轨输入和输出精密CMOS放大器组成,其工作电压范围为2.7 V至5.5 V。这些放大器使用模拟设备公司的Digitrim技术,以达到比大多数CMOS放大器更高的精度。digitrim技术是一种在放大器组装完成后对其偏置电压进行微调的方法,在许多模拟器件放大器中得到了应用。后包装微调的优点是它可以校正由装配机械应力引起的任何偏移电压。

AD865X系列提供标准运算放大器插脚,使Digitrim对用户完全透明。放大器的输入级是一个真正的轨对轨结构,允许运算放大器的输入共模电压范围扩展到正负电源轨。负载为1kΩ的ad865x的开环增益通常为115db。

AD865X可用于任何精密运算放大器应用。对于电源内的共模电压,放大器不显示相位反转。对于10 kHz、2 V P-P信号,AD865X的电压噪声为4.5 nV/√Hz和-105 dB失真,是高分辨率数据采集系统的理想选择。它们的低噪声、亚功率放大器输入偏置电流、精确偏移和高速使它们成为快速光电二极管应用的极好的前置放大器。AD865X的速度和输出驱动能力也使放大器在视频应用中非常有用。

轨对轨输出级

输出级的电压摆幅是轨对轨的,通过使用以公共源配置连接的nmos和pmos晶体管对来实现。最大输出电压摆幅与输出电流成正比,较大的电流将限制输出电压接近供电轨的程度。这是所有轨对轨输出放大器的一个特点。当输出电流为40ma时,输出电压可达到正负轨5mv以内。在轻负载>100 kΩ时,输出在电源的~1 mV范围内摆动。

轨对轨输入级

AD865X的输入共模电压范围扩展到正负电源电压。这使得放大器的可用电压范围最大化,这是单电源和低电压应用的一个重要特性。通过使用两个输入差分对(一个nmos和一个pmos)并行放置来实现这种轨到轨的输入范围。nmos对在共模电压范围的上端激活,并且PMOS对在共模范围的低端处于活动状态。

nmos和pmos输入级分别使用digitrim进行修剪,以最小化两个差分对中的偏移电压。当输入共模电压低于正电源电压约1.5 V时,NMOS和PMOS输入差分对在500 mV过渡区中均处于激活状态。一种特殊的设计方法改进了传统上v值变化很小的过渡区的输入偏置电压。结果,在该过渡带内共模抑制比得到改善。与图53所示的Burr Brown OPA350放大器相比,图54所示的AD865X在整个输入共模范围内(包括过渡区)显示出更低的偏移电压偏移。

输入?;?/p>

与任何半导体器件一样,如果存在输入电压超过电源的条件,则必须考虑器件的输入过电压特性。AD865X系列的输入由ESD二极管?;さ饺我坏缭?。过大的输入电压使AD865X的内部PN结通电,允许电流从输入流到电源。这就产生了一个输入级,输入电流皮安,可以承受高达4000伏的静电放电事件(人体模型),而不会退化。

通过?;ぷ爸玫墓裙幕崞苹祷蚪档腿魏畏糯笃鞯男阅?。差分电压大于7 V时,输入电流约为(VCC–Vee–0.7 V)/Ri,其中Ri是与输入串联的电阻。对于超过正电源的输入电压,输入电流约为(vin–vcc–0.7)/ri。对于负电源以外的输入电压,输入电流约为(车辆识别号–车辆转向+0.7)/ri.如果放大器的输入维持大于7V的差分电压或输入电压超过放大器电源,则使用适当大小的输入电阻器(R)将输入电流限制为10mA,如图55所示。

超速恢复

过驱动恢复是指在过载信号启动后,放大器输出从供电轨上脱落所需的时间。这通常是通过将放大器置于15的闭合环路增益中,输入方波为200 mV p-p,同时放大器由5 V或3 V供电来测试的。AD865X系列在过载条件下具有极好的恢复时间(见图31和图32)。在所有电源电压下,输出在200 ns内从正极供电轨恢复。在5v电源下,负轨的恢复在100ns以内。

布局、接地和旁路注意事项

电源旁路

电源管脚可以作为噪声的输入,因此必须注意施加无噪声、稳定的直流电压。旁路电容器的目的是在所有频率下产生从电源到接地的低阻抗,从而分流或过滤大部分噪声。

旁路方案旨在通过0.1μf和4.7μf电容器的并联组合最小化所有频率下的电源阻抗。0.1μf(x7r或npo)的片式电容器至关重要,应尽可能靠近放大器封装。对于高频旁路,4.7μf钽电容器的重要性较低,而且在大多数情况下,每个电路板在电源输入端只需要一个。

接地

地平面层对于密集封装的pc板来说是非常重要的,它可以分散电流,减小寄生电感。然而,了解电路中电流的流向对实现有效的高速电路设计至关重要。电流路径的长度与寄生电感的大小成正比,因此与路径的高频阻抗成正比。感应接地回路中的高速电流会产生不必要的电压噪声。

高频旁路电容引线的长度至关重要。旁路接地中的寄生电感对旁路电容器产生的低阻抗起作用。将旁路电容器的接地线放在同一物理位置。由于负载电流也从电源流出,负载阻抗的接地应与旁路电容器接地处于相同的物理位置。对于在较低频率下有效的较大值电容器,电流返回路径距离不太重要。

漏电流

不良的PC板布局、污染物和板绝缘体材料会产生比AD865X系列的输入偏置电流大得多的泄漏电流。输入和附近记录道之间的任何电压差都会通过PC板绝缘体建立泄漏电流,例如1 V/100 G=10 PA。同样,板上的任何污染物都会造成严重泄漏(皮肤油是常见问题)。

为了显著减少泄漏,在输入端和输入端周围放置一个?;せ罚ㄆ帘危?,这些输入端和输入端被驱动到与输入端相同的电压电位。这确保了在输入端和周围区域之间没有电压电位来建立任何泄漏电流。为了有效,?;せ繁匦胗梢桓鱿喽缘妥杩乖辞?,并应使用多层板完全包围输入引线的上下两侧。

另一个可能导致泄漏电流的影响是绝缘体材料本身的电荷吸收。尽量减少输入引线和?;せ分涞牟牧狭坑兄诩跎傥?。此外,在某些情况下,可能需要低吸收材料,如Teflon®或陶瓷。

输入电容

随着旁路和接地,高速放大器可以对输入和接地之间的寄生电容敏感。几皮卡的电容会降低高频时的输入阻抗,进而增加放大器增益,导致频率响应或振荡达到峰值。对于AD865X,当电容负载大于47 pF且直接输入输出反馈时,稳定性需要额外的输入阻尼(见输出电容部分)。

输出电容

在使用高速放大器时,必须考虑电容负载对放大器稳定性的影响。电容负载和放大器的输出阻抗相互作用,导致带宽降低,频率响应出现峰值和振铃。为了减小容性负载的影响并允许更高的容性负载,有两种常用的方法。如图56所示,将一个小电阻(R)与输出串联,以将负载电容器与放大器输出隔离。重电容负载会降低放大器的相位裕度,导致放大器响应峰值或变得不稳定。AD865X能够在单位增益缓冲配置中驱动高达47 pf,而无需振荡或外部补偿。然而,如果在AD865x为单位增益时应用需要更高的电容性负载驱动,则可以使用外部隔离网络。该电阻产生的效果是将运放输出与电容负载隔离。表5列出了不同电容性负载所需的串联电阻值。虽然该技术改善了放大器的整体电容负载驱动,但最大的缺点是降低了整个电路的输出摆幅。

另一种稳定驱动大电容负载的运放的方法是使用缓冲网络,如图57所示。由于信号通路中没有隔离电阻,该方法具有不降低输出摆幅的显著优点。实验推导了rs和cs的精确值。在图57中,选择了50 pf到1 nf电容性负载驱动的最佳rs和cs组合。为此,选择了Rs=3Ω和Cs=10 nF。

沉降时间

放大器的稳定时间被定义为输出对输入的阶跃变化作出响应并进入并保持在定义的误差带内所需的时间,该误差带是相对于输入脉冲的50%点测量的。这个参数在测量和控制电路中特别重要,在这些电路中,放大器被用来缓冲A/D输入或DAC输出。AD865X系列的设计结合了高转换速率和宽增益带宽产品,以产生具有非??斓奈榷ㄊ奔涞姆糯笃?。AD865X以1的非反转增益配置,对其输入施加2V P-P阶跃。AD865X家族的沉降时间约为130纳秒至0.01%(2毫伏)。输出由10×,10 m,11.2 pf示波器探头监控。

THD读数与共模电压

AD865X系列的总谐波失真远远低于0.0004%,任何负载都低于600Ω。失真是电路结构、施加的电压和布局以及其他因素的函数。如图58所示,AD865X系列在失真方面优于其竞争对手,特别是在低于20 kHz的频率下。

驱动16位ADC

AD865X系列是驾驶高速、高精度ADC的绝佳选择。这类应用的驱动放大器需要低thd+n和快速的稳定时间。图61显示了完整的单电源数据采集解决方案。AD865X系列驱动AD7685,一个250 ksps的16位数据转换器。

AD865X以1的反向增益配置,带有5V单电源。输入频率为45khz,adc采样频率为250ksps。该溶液的结果列于表6中。该电路的优点是放大器和adc可以用相同的电源供电。对于非垂直增益为1的情况,输入共模电压包含两个电源。


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