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| 精密低噪声CMOS轨-轨运算放大器AD8605/AD8606/AD8608 | |||||
作者：李海兰 李… 文章来源：Internet 点击数： 更新时间：2007-5-21  |
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李海兰 李刚 天津大学－ADI联合实验室 概述 一般而言，由于CMOS放大器比精确双极型、斩波器稳定型和FET输入放大器价格便宜，因此，该放大器引起了很多设计者的兴趣。但是，较高的输入失调电压、较高的偏压漂移和较高的电压噪声等常见缺点使CMOS放大器一直限于低精确度的商品化应用。不过，随着模拟设计技术、工艺技术和后封装微调技术的不断改进，CMOS放大器不再只配作为商业级产品了。 AD8605/ AD8606/ AD8608是由美国ADI公司生产的单/双/四轨-轨输入输出单电源供电放大器，该放大器具有低失调电压、低输入电压、低电流噪声、低失真和宽带宽等特性。这些特性使它们广泛的应用于滤波、集成电路、光电二极管放大器、高阻抗传感器和音频电路中。而且这些芯片还可以用于便携式系统和可充电系统中。这些芯片都采用一种特殊的焊接技术，因此，它们有很高的精度，同时具有以下特征： ● 低失调电压(最大为65μV)； ● 低输入偏置电流(最大1pA)； ● 低噪声()； ● 宽带宽(10 MHz)； ● 单位增益稳定； ● 采用单电源，工作电压范围为2.7～5.5 V； ● 高开环增益(120 dB)。 引脚排列  图1所示为AD8605/AD8606/ AD8608的引脚排列及封装形式。 使用说明 ◇ 输出相位反转 相位反转的定义是：当输入电压超过最大共模输入电压时，所引起的放大器输出极性的改变。相位反转将对放大器造成永久性损坏，且在反馈系统中可能造成系统琐死。但AD8605/ AD8606/ AD8608可以处理比电源电压高出2V的电压，而不会出现相位反转情况。 ◇ 最大功耗 集成电路中的功耗会引起芯片升温，从而影响电路和芯片的性能。AD8605/ AD8606/ AD8608的最大连接温度为150℃，若超过此最大温度将损坏芯片。放大器的最大功耗可由下式计算： 其中， TJ是连接温度； TA是周围环境温度； θJA是与周围环境温度之间的结阻抗。 ◇ 过压保护 AD8605/ AD8606/ AD8608具有内部保护电路，如果任一输入电压比电源供电电压高出2.5 V，输入端的外部应串联一个电阻，电阻的阻值可由下式计算： 由于AD8605/ AD8606/ AD8608具有低输入偏置电流(<1pA)特性，故可使用大阻值的电阻。在输入端接一个10 kΩ电阻可使芯片输出电压的误差小于10nV，同时在常温下，其热噪声将小于。 ◇ 包括有源阻抗在内的总噪声 低输入电流噪声和低输入偏置电流特性使得AD8605/ AD8606/ AD8608成为某些有源阻抗电路(例如，光电二极管放大器电路)的理想输入放大器。在室温下，当有源阻抗的阻值每增加1 kΩ时，其输入偏置电压的增加量小于0.5 nV，而在85℃时，其增加量为10 nV，电路总的噪声密度为： 其中，en是AD8605/ AD8606/ AD8608输入电压的噪声密度； in是AD8605/ AD8606/ AD8608输入电流的噪声密度； RS是放大器终端带有源阻抗的阻抗值； K是波尔兹曼常数，其值K=1.38×10 -23J/K； T是环境温度，T=273+℃。 应用设计 ◇ 前置放大器的光电二极管电路设计 AD8605/ AD8606/ AD8608的低偏置电压和低输入电流特性，使其成为光电二极管放大电路中的最佳选择。另外，AD8605/ AD8606/ AD8608的低电压和电流噪声特性使其可以应用于高精度电路中。由于放大器的偏置输入电流作用，使得输出误差与电阻RF的阻值成正比。图2为光电二极管放大电路。  由二极管阻抗RD和偏置电压所引起的暗电流与上述误差联合起来，即为放大器的总误差： 其中，RF要远小于RD，这样，RF / RD就可以忽略不计。 ft是放大器的单一增益频率，其可达到的最大信号频率为： ◇ 音频系统设计  AD8605/ AD8606/ AD8608的低失真和宽动态范围，使其十分适合音频系统和个人数字处理系统，而且这些芯片还可以用于麦克风放大器和在线缓冲输出。图3是双耳式耳机放大器典型应用电路。图中，R1和R2可在供电只有电源电压一半时平衡电压，以增加信号带宽范围。C1和C2用于连接模拟电路的输入信号。C1和R2形成了一个高通滤波器，其允许通过的最低频率为1/(2πR1C1)。 ◇ D/A转换电路 低输入偏置电流和低失调电压特性使AD8605/ AD8606/ AD8608适合用作DAC电流输出缓冲器。图4是AD8605/AD8606/AD8608用于DAC8143的输出缓冲电路。  在DAC8143的输出电流被反馈电阻转变为电压时为了使DAC达到更好的效果，可在AD8605/ AD8606/ AD8608的反馈电路中并联一个电容CF，以用来补偿由DAC输出电容引起的电极不足。CF的典型取值范围为10 pF到30 pF，可根据频率的需要进行调整。输出误差可由下式计算： 式中，Req是从DAC看进去的等价阻抗，Req依据输入的不同而不同，典型值为15 kΩ。 图5是DAC的二级输出缓冲电路，第一级用于缓冲，电容C1和等值阻抗Req构成一个低通滤波器。第二级用于提供缓冲输出的电压增益。  将这两级电路中的正输入引脚都接地的目的是为了降低共模输出电压误差。选择合适的R1、R2、R3可使其满足74 dB共模抑制比要求，并可保持电路的最小增益误差。 参考文献 [1] 李刚. 现代仪器电路——电路设计的器件解决方案[M].北京：科学技术文献出版社，2000. [2] 李刚，林凌.现代测控电路[M]. 北京：高等教育出版社，2004. [3] AD8605_6_8 - Precision Low Noise CMOS Rail-to-Rail Input/Output Operational Amplifiers, ANALOG DEVICES. |
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