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| AD815大电流差动驱动器的特点与应用 | |||||
作者：吴星明 文章来源：Internet 点击数： 更新时间：2007-12-5  |
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关键词：电流反馈运算放大器 大电流差动驱动器 ADSL用户线路驱动 1 概述 AD815是美国ADI公司最近推向市场的一种大电流差动输出放大器。它由两个大电流输出(500mA)电流反馈运算放大器组成，通常将其接成差动驱动器。当电源电压为±15V时， 它能方便地组成多种形式的驱动电路，输出峰峰电压可达到40V PP 。如果使用一个变比大于1∶1的耦合变压器，可进一步提高差动驱动器的性能。在100Ω负戴，1MHz带宽条件下，其总谐波失真(THD)可低为-66dB，所以这种差动驱动器非常适用通信应用领域，例如ADSL，HDSL和VDSL用户线路驱动接口。AD815有三种封装形式：15脚交错排列通孔插装(尾标Y)，15脚表面安装(尾标VR)和24脚SOIC 封装(尾标RB)，其引脚排列见图1。 (a)尾标Y和VR封装引脚排列 (b)尾标RB封装引脚排列 图1 AD815引脚排列 2 AD815的特点与主要技术指标 AD815的特点： ·灵活多样的线路连接方式 差动输入差动输出驱动器 双通道单端输入单端输出驱动器 单端输入差动输出驱动器 双通道并联大功率输出驱动器 ·大功率输出，采用功率器件的封装形式 ADSL差动线路驱动器达到26dBm RL=50Ω时，差动驱动器输出电压达40V PP RL=10Ω时，驱动器最小输出电流200mA RL=5Ω时，驱动器最小输出电流500mA 双通道并联时，输出电流不小于800mA SOIC热增强型封装(尾标RB) ·低失真 在V OUT =40V PP ，RL=200Ω时，1MHz带宽条件下总谐波失真-66dB 当输出端同时接6个视频负载且RL=25Ω时微分增益误差为005%，微分相位误差为0 45° ·高速 -3dB带宽120MHz 差动转换速率900V/μs 达01%的建立时间70ns ·带过热停机控制端 AD815的主要技术指示见表1。 3 AD815典型应用电路 AD815是一种电流反馈运算放大器，由于它具有输出电流大、频带宽、微分增益误差及相位 误差小等特点，因此它广泛地用在ADSL，HDSL和VDSL用户线路接口驱动器、线圈或 变 压器驱动器、CRT会聚和象散调整、视频分布式放大器和双绞线电缆驱动器。根据AD815的特 点，下面讨论几个典型应用电路。 31 双通道并联工作方式 为了提高负载的驱动能力， AD815内的两个匹配 放大器可以并联连接使用，它的接线图如图2 所示。 模拟器件天地 1997年第10期 模拟器件天地 1997年第10期 表1 AD815主要技术指标 参 数 名 称±15V电源电压±5V电源电压 输入失调电压10mV5mV -3dB小信号带宽，G=1120MHz110MHz -01dB带宽，G=240MHz10MHz 差动转换速率，V OUT =20V PP 900V/μs 达01%建立时间， 10V阶跃信号 G=+270ns 总谐波失真 f=1MHz,V OUT =40V PP -66dBc 微分增益误差 NTSC005% 微分相位误差 NTSC045° 开环电阻50MΩ50MΩ 差动输入阻抗，同相7MΩ 差动输入阻抗，反相15Ω 共模抑制比65dB65dB 差动共模抑制比100dB100dB 输出电流，RL=5Ω，Y和VR封装500mA350mA 输出电流，RＬ=10Ω，RB封装200mA 短路电流10A 匹配特性，串扰-65dB 图2 大电流并联工作方式接线图 在该电路中二个放大器要求增益相同，所用的对应电阻要匹配，输入信号也相同。为了 确保两个 放大器的共用电流，在每个放大器的输出端都串接一个小电阻(1Ω)。 根据图2所示参数，对于高达125的负载电阻输出电流可达800mA。 32 差动输入差动输出工作方式 AD815差动输入差动输出工作方式可采用各种电路结构，其中最常用的差动驱动电 路，如图3所示。 该电路要求放大器AMP1和AMP2的增益相同，因此电路中所用电阻值相同，输出端采用变 压器耦合，它的变比为1∶2。 也可以按照传统的仪表放大器电路结 图3 差动输入差动输出(变压器耦合)接线图 构，使用两个运算放大器(一片AD815)接成一个差动输入 和差动输出电路，如图4所示。按照图中所示的阻值，该电路增益为11。通过改变RG阻值 可改变增益，但这个电路没有共模抑制能力。 图4 差动输入差动输出工作方式接线图 33 直接单端输入差动输出工作方式 直接单端输入差动输出电路有两种接线方式，一种方式如图5所示。其中AMP1的增益为+5 ，( 1+R F1 /RG)，AMP2的增益为-5，(-RF2/RG)，因此这两个放大器以相同的增益 ，按着正、负两种极性构成一个平衡差动输出信号。 实际上，适当选择电阻，这个电路可设置成不同的增益。但如果要改变增益，至少要改变 两个电阻值。另外，这种电路结构的两个运放的噪声增益也总是不相同，所以带宽也不相 同。 单端输入差动输出驱动器的另一种形式，如图6所示。这是一种符合非对称数字用户环路(AD SL)线路驱动规定的大功率差动线路驱动器。 该电路克服了上述电路的缺点，图中每个运放都通过反馈电阻RA接成单位增益跟随器，每 个放大器的 输出端又分别通过反馈电阻RB驱动另一个运放的反 模拟器件天地 1997年第10期 模拟器件天地 1997年第10期 图5 直接单端输入差动输出工作方式接线图 图6 变压器耦合的单端输入差动输出 驱动器 相输入端，作为单位增益反相器构成完全对称的差动输出电路。 如果放大器AMP2的正输入端接地，并有一个正的小信号加到放大器AMP1的正输入端， 那么将 会驱动AMP1的输出达到正向饱和，同时驱动AMP2的输出达到负向饱和。 如果反馈电阻RF从AMP2的输出端接到AMP1的正输入端，那么就构成一个闭环负反馈电 路。 连同输入电阻R1所构成的这个电路类似一个具有差动输出的普通反相运算放大器。对于这 种 双输出运算放大器的反相输入端是AMP1的正输入端，即4脚。因为该电路从任一个运放的 输入端 到其输出端的增益为±RF/R1，所以从单端输入到差动输出的增益为2×RF/R1。可 以将差动输出端接到耦合变压器的初级线圈两端。如果每个运放的输出摆幅为±10V，那 么 加到初线线圈两端的有效摆幅将为40V PP 。为了隔断由于AD815输出端直流失 调引起的直流电压，可在变压器的初级端串接一个电容器。 34 多通道视频分布式放大器 利用AD815输出大电流的特点，能够很方便地构 成一个驱动高达12个标准75Ω反相端视频负载的视频分布式放大器，见图7。 图7 12通道视频分布式放大器 视频信号输入端接75Ω电阻下地，并且还将其接到两个放大器的同相输入端。每个放大器的 增益都是2，用来补偿每个电缆终端分成两部分造成的损耗，每个放大器的输出端都接6个75 Ω的分立电阻用于电缆反回端。按照这种接线方法，所有电缆彼此都相对独立，而且相互影 响很小。当按照这种方式驱动6根视频电缆时，每个放大器输出端承受的负载都是阻性的， 并且等于150Ω/6=25Ω。这时微分增益误差仅为005%，微分相位误差为045°。 在上述各应用电路中，为了降低信号的失真度和具有更好的建立时间，在VS和-VS电 源端，要求加旁路电容。一般采用100μF和01μF二个电容并联作为旁路电容；如果是 低频信号，则应加大旁路电容的容量(＞10μF)。 AD815是一种性能优良的大功率器件，有关功率考虑、过热保护、直流误差和噪声等问 题 ，由于篇幅所限，这里不作介绍。有关AD815的详细技术资料和选购业务请与北京市英赛尔 器件集团及其分公司联系。 参考文献 ［1］Analog Devices Inc.，High Output Current Differential Driver AD815， Data Sheet,1996 ［2］Analog Devices Inc.，New Porduct Applications,1996 |
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