特征

高速

250 MHz–3 dB帶寬（G=+1）

3000 V/s轉(zhuǎn)換速率

21納秒的穩(wěn)定時(shí)間為0.1%

2V步進(jìn)的1.8ns上升時(shí)間

低功率

3.5 mA/Amp電源電流（35 mW/Amp）

單電源運(yùn)行

完全指定+5 V電源

良好的視頻規(guī)格（RL=150，G=+2）

增益平坦度0.1 dB至30 MHz

0.04%差分增益誤差

0.10差分相位誤差低失真

–5 MHz時(shí)為78 dBc THD

–20MHz時(shí)為61 dBc THD

50毫安的高輸出電流

提供14線PDIP、SOIC和CERDIP

應(yīng)用

圖像掃描儀

有源濾波器

視頻切換器

特效

一般說明

AD8004是一款四路、低功耗、高速放大器，設(shè)計(jì)用于單電源或雙電源供電。它采用電流反饋結(jié)構(gòu)，具有3000V/ms的高轉(zhuǎn)換率，使AD8004成為處理大振幅的理想選擇脈沖。另外AD8004的增益平坦度為0.1db～30mhz，差分增益和相位誤差分別為0.04%和0.10∞。這使得AD8004適用于攝像機(jī)和視頻切換器等視頻電子設(shè)備。

AD8004提供3.5毫安/放大器的低功耗，可在單個(gè)+4 V至+12 V電源上運(yùn)行，同時(shí)能夠提供高達(dá)50毫安的負(fù)載電流。所有這些都是在一個(gè)小的14線DIP或14線SOIC封裝中提供的。這些特點(diǎn)使該放大器成為便攜式和電池供電應(yīng)用的理想選擇，在這些場合，尺寸和功率至關(guān)重要。

AD8004卓越的250MHz帶寬和3000V/ms的轉(zhuǎn)換速率使其適用于許多需要高達(dá)±6V的雙電源和4V到12V的單電源的通用高速應(yīng)用。在N和R組件中，AD8004的工業(yè)溫度范圍為-40∞C至+85∞C，而Q組件的軍用溫度范圍為-55∞C至+125∞C。

接線圖

訂購指南

最大功耗

AD8004可安全耗散的最大功率受到相關(guān)結(jié)溫升高的限制。塑料封裝器件的最高安全結(jié)溫度由塑料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度決定，大約為+150°C。暫時(shí)超過該極限可能會由于封裝對模具施加的應(yīng)力發(fā)生變化而導(dǎo)致參數(shù)性能的變化。長時(shí)間超過+175°C的結(jié)溫會導(dǎo)致設(shè)備故障。

雖然AD8004有內(nèi)部短路保護(hù)，但這可能不足以保證在所有情況下都不會超過最高結(jié)溫。為確保正常工作，必須遵守最大額定功率。

注意安全

靜電放電敏感裝置。高達(dá)4000V的靜電電荷很容易在人體和測試設(shè)備上積聚，并且可以在未經(jīng)檢測的情況下放電。雖然AD8004具有專有的ESD保護(hù)電路，但在遭受高能靜電放電的設(shè)備上可能會發(fā)生永久性損壞。因此，建議采取適當(dāng)?shù)腅SD預(yù)防措施，以避免性能下降或功能喪失。

典型性能特征-AD8004

操作理論

AD8004是一個(gè)新的高速電流反饋（CF）放大器系列的一員，它提供了新的帶寬、失真和信號擺動(dòng)能力。它的寬動(dòng)態(tài)范圍能力是由于一個(gè)互補(bǔ)的高速雙極過程和一個(gè)新的設(shè)計(jì)架構(gòu)。AD8004基本上是兩級（圖30），而不是傳統(tǒng)的單級設(shè)計(jì)。這兩個(gè)階段都具有與電流反饋放大器相關(guān)的電流按需特性。這使得靜態(tài)電流與動(dòng)態(tài)性能的比率達(dá)到了前所未有的水平。轉(zhuǎn)換速率和全功率帶寬的重要特性得益于此性能。另外，第二級增益緩沖了負(fù)載阻抗的影響，大大降低了失真。

AD8011的數(shù)據(jù)表中提供了對這種新放大器結(jié)構(gòu)的完整討論。本討論僅涉及操作的基本原則。

直流和交流特性

與傳統(tǒng)運(yùn)算放大器電路一樣，直流閉環(huán)增益定義為：

不可逆操作

反轉(zhuǎn)操作

考慮開環(huán)增益誤差的更精確關(guān)系是：

用于反轉(zhuǎn)（G為負(fù)）

對于不可逆性（G為陽性）

在這些方程中，開環(huán)電壓增益（AO（s））是電壓反饋放大器和電流反饋放大器共同的，是輸出電壓與差分輸入電壓的比值。開環(huán)跨阻增益（TO（s））是輸出電壓與逆變輸入電流之比，適用于電流反饋放大器。在tpc15和18中，繪制了AD8004的開環(huán)電壓增益和開環(huán)跨阻增益與頻率的關(guān)系曲線。這些曲線和基本關(guān)系可以用來預(yù)測AD8004的一階性能。在低閉環(huán)增益下，項(xiàng)（RF/TO（s））控制頻率響應(yīng)特性。這給出了帶寬與增益恒定的結(jié)果，這是電流反饋放大器的一個(gè)常見特性。

選擇1K的RF作為標(biāo)稱值，以獲得最佳頻率響應(yīng)，在增益為+2/-1時(shí)達(dá)到可接受的峰值。從以上關(guān)系可以看出，在較高的閉環(huán)增益下，降低射頻具有增加閉環(huán)帶寬的效果。表一給出了各種增益的RF和RG的最佳值。

驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載

AD8004主要用于驅(qū)動(dòng)非反應(yīng)性負(fù)載。如果需要帶電容元件的驅(qū)動(dòng)負(fù)載，則通過添加一個(gè)小的串聯(lián)電阻來獲得最佳的穩(wěn)定響應(yīng)，如圖6所示。附圖顯示了RSERIES與電容性負(fù)載的最佳值。值得注意的是，當(dāng)驅(qū)動(dòng)大容量電容性負(fù)載時(shí)，電路的頻率響應(yīng)將由RSERIES和CL的被動(dòng)滾降控制。

優(yōu)化平面度

精細(xì)尺度增益平坦度和-3dB帶寬受以下因素影響反饋選擇是電流反饋放大器的正常選擇。除了增益=+1外，AD8004可以調(diào)整為具有適度閉環(huán)帶寬的最大平坦度，或具有更大帶寬的適度峰值頻率響應(yīng)。圖8顯示了三個(gè)均勻間隔的射頻變化對增益=+1和增益=+2的影響。表一顯示了實(shí)現(xiàn)最大平坦頻率響應(yīng)以及更快稍微峰值頻率響應(yīng)的建議組件值。

印刷電路板寄生和器件引線框寄生也控制精細(xì)尺度的增益平坦度。AD8004R封裝由于其引線框架較小，相對于N封裝提供了優(yōu)越的寄生能力。在印刷電路板環(huán)境中，由兩個(gè)平行和垂直的扁平導(dǎo)體在和結(jié)區(qū)域的相對PC板側(cè)引起的附加電容等寄生效應(yīng)將導(dǎo)致帶寬的擴(kuò)展和/或峰值的增加。在非互易增益中，附加電容對求和結(jié)的影響遠(yuǎn)比反向增益更顯著。圖9顯示了一個(gè)例子。注意，只有1 pF的附加結(jié)電容會導(dǎo)致大約70%的帶寬擴(kuò)展和增益=+2的額外峰值。對于反向增益=–2，5 pF的額外求和結(jié)電容導(dǎo)致了10%的帶寬擴(kuò)展。

額外的輸出電容性負(fù)載也會導(dǎo)致帶寬擴(kuò)展和峰值。下一階段的電阻負(fù)載越小，效果越明顯。圖10顯示了直接輸出電容性負(fù)載對增益+2和-2的影響。對于這兩種增益，CLOAD設(shè)置為10 pF或0 pF（無額外電容負(fù)載）。對于圖10中的四條記錄道，電阻負(fù)載為100。圖11還顯示了輸出電阻負(fù)載較輕時(shí)的電容性負(fù)載效果。請注意，即使帶寬擴(kuò)展了2￥，平坦度也會顯著降低。

驅(qū)動(dòng)單電源A/D轉(zhuǎn)換器

新的CMOS A/D轉(zhuǎn)換器對驅(qū)動(dòng)它們的放大器提出了更高的要求。更高的分辨率，更快的轉(zhuǎn)換率，和輸入開關(guān)的不規(guī)則性要求優(yōu)越的沉降特性。此外，這些設(shè)備使用單+5V電源供電，功耗低，因此良好的單電源運(yùn)行和低功耗是非常重要的。AD8004很好的定位于驅(qū)動(dòng)這種新型的A/D轉(zhuǎn)換器。

圖12顯示了一個(gè)使用AD8004驅(qū)動(dòng)AD876的電路，這是一個(gè)單電源、10位、20毫秒/秒的a/D轉(zhuǎn)換器，只需要140兆瓦。使用AD8004進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)，與從信號發(fā)生器驅(qū)動(dòng)時(shí)相比，A/D的性能沒有下降。

AD876的模擬輸入跨距為2V，中心約為2.6V。電阻網(wǎng)絡(luò)和偏置電壓提供將0 V至1 V輸入信號轉(zhuǎn)換為AD876希望看到的3.6V至1.6V范圍所需的電平偏移和增益。

將AD8004的非倒相輸入偏置為1.6V直流電，使反向輸入為1.6V直流電，以實(shí)現(xiàn)放大器的線性工作。當(dāng)輸入為0 V時(shí)，有3.2 mA通過R1（1.6 V/499Ω）流出求和結(jié)。R3有1.2 mA的電流流入求和結(jié)（3.6 V–1.6 V）/1.65 kΩ。這兩個(gè)電流的差（2毫安）必須流過R2。該電流流向求和結(jié)，要求輸出比求和結(jié)高2V或3.6V。

當(dāng)輸入為1 V時(shí)，有1.2 mA通過R3流入求和結(jié)，1.2 mA通過R1流出。這些電流平衡，沒有電流流過R2。因此，輸出電壓與逆變輸入相同或?yàn)?.6V。

AD876的輸入端有一個(gè)串聯(lián)的MOSFET開關(guān)，它以采樣率打開和關(guān)閉。這個(gè)MOSFET連接到器件內(nèi)部的一個(gè)保持電容器上。MOSFET的導(dǎo)通阻抗約為50Ω，而保持電容約為5pf。

在最壞的情況下，AD876的輸入電壓將在一個(gè)采樣周期內(nèi)改變滿標(biāo)度值（2V）。當(dāng)輸入MOSFET開啟時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出將通過MOSFET的串聯(lián)電阻連接到帶電荷的保持電容器上。如果沒有任何其他串聯(lián)電阻，流過的瞬時(shí)電流將為40毫安。這將導(dǎo)致解決問題的運(yùn)算放大器。

100Ω系列電阻器將MOSFET接通后瞬時(shí)流動(dòng)的電流限制在13毫安左右。該電阻不能太大，否則會影響高頻性能。

AD876的采樣MOSFET在每個(gè)周期中僅關(guān)閉一半或25ns。大約需要7個(gè)時(shí)間常數(shù)才能穩(wěn)定到10位。100Ω系列電阻器以及50Ω導(dǎo)通電阻和保持電容器產(chǎn)生750 ps的時(shí)間常數(shù)。這些值為結(jié)算留下了一個(gè)舒適的余地。與使用信號發(fā)生器驅(qū)動(dòng)相比，使用運(yùn)算放大器A/D組合獲得的結(jié)果相同，表明運(yùn)算放大器的穩(wěn)定速度足夠快。

總的來說，AD8004為AD876 A/D轉(zhuǎn)換器提供了足夠的緩沖，而不會引入比A/D轉(zhuǎn)換器本身更大的失真。

布局注意事項(xiàng)

AD8004的高速性能要求對電路板布局和元件選擇給予仔細(xì)的注意。表一顯示了AD8004的推薦組件值，圖14-16顯示了AD8004評估板（14引線DIP和SOIC）的布局。正確的射頻設(shè)計(jì)技術(shù)和低寄生元件的選擇是必須的。

PCB應(yīng)具有一個(gè)接地板，覆蓋電路板組件側(cè)的所有未使用部分，以提供低阻抗接地路徑。接地層應(yīng)該從靠近輸入引腳的區(qū)域移除，以減少雜散電容。

片式電容器應(yīng)用于電源旁路（見圖13）。一端應(yīng)連接到接地層，另一端應(yīng)在每個(gè)電源插腳的1/8“范圍內(nèi)。另外（4.7μF至10μF）鉭電解電容器應(yīng)并聯(lián)連接。

反饋電阻應(yīng)靠近反向輸入管腳，以便將該節(jié)點(diǎn)的雜散電容保持在最小值。當(dāng)在低非反轉(zhuǎn)增益下工作時(shí)，反向輸入處大于1pF的電容將顯著影響高速性能。圖10的曲線圖上可以看到額外的反向輸入電容的例子。

帶狀線設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于長信號道（大于約1”）。這些設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)為適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)特性阻抗，并在每一端適當(dāng)端接。

筆記

1、 列出的電阻值為標(biāo)準(zhǔn)的1%公差。

2、 為50Ω特性輸入阻抗選擇RT。

外形尺寸

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