高速运算放大器AD8045的应用

　　概述

超低失真电压负反馈运算放大器AD8045是ADI公司的高增益运算放大器,具有高速、低噪声和超低失真等优异特性,在20MHz的条件下,动态范围可以达到-90dBc,在有源滤波器、ATE和ADC驱动器等要求高性能放大电路的设计和使用中,AD8045是一种极佳的首选器件。

AD8045为LFCSP封装,这样为PCB板提供了低热阻抗,将使高温传递更加有效,提高了性能和稳定性并使其工作温度范围达到：-40℃~+125℃。这种新的标准引脚排列减少由正输入引脚和负电源引脚之间的耦合所引起的互感,以及由此而产生的失真。引脚的这样排列也改善了二次谐波失真和简化了PCB电路板的布局。

AD8045是一种增益稳定、1 GHz带宽的电压反馈放大器,它具有1350 V/祍转换速率和7.5 ns达0.1%的建立时间。低噪声和无杂散动态范围,从而使它非常适用于在高速工作条件下具有高分辨率的系统。AD8045除了具有这些理想的交流技术指标外,还显示出优良的直流特性。该放大器可在3.3 V ~ 12 V电源电压范围内工作。所以对于那些需要高动态范围,高精度和高速的系统来说,AD8045是最理想的候选器件之一。

 

　　(a)同相输入联接方法 (b)反相输入联接方法

　　图1 AD8045的基本连接方法

　　AD8045的典型应用

AD8045的性能优异,可应用在很多方面,下面以有源低通滤波器和高速ADC驱动器的实现为例,分析其优良的特性。

　　AD8045的基本连接方法

AD8045的使用方法与一般运算放大器的使用方法基本相同,最基本的接法有同相输入和反相输入,其电路构造原理图如图1所示。AD8045是电压反馈结构,其闭环-3dB带宽与反馈电阻的数值有关。设计要求的闭环增益与闭环带宽可以通过改变电阻RF和RG来获得。表1给出了常用的不同闭环增益下RF和RG的取值。在单位增益(G=+1)应用中,RS有利于降低高频峰值。

输出端的阻抗RSUNB仅仅用在驱动大的电容负载的时候使用,通过添加RSUNB来提高电路的稳定性,并可以使输出端的阻尼振荡最小。

　　有源低通滤波器的实现

有源滤波器应用在许多诸如选择滤波器或者高频通信中的信息收集器等领域。若设计一个具有高转换速率,增益带宽为400MHz的器件,AD8045是有源滤波器的理想候选器件。图2给出了截止频率为90MHz,4阶S-K结构低通滤波器,该滤波器由两个二阶的S-K基本电路级联而成的,每一部分的增益为G=+2,则电路的总增益为G=+4或者是12dB。图中,。

为了降低噪声、失调电压和放大器的频率响应,电阻应该保持一个较低的值。由于电路里低电容的应用,PCB布局和降低板间的寄生噪声将十分困难。几皮法都可能使截止频率失谐。

为了得到较好的放大器滤波性能,电容的选择非常严格。像具有低温特性的NPO陶瓷电容和银云母电容都是滤波电路的较佳的选择。

 

　　图4 AD8045的非寄生动态范围

 

　　图5 50MHz的单音FFT

　　高速ADC驱动器的实现

用于ADC驱动器的AD8045提供失真性能方面的变压比较结果。大多数的ADC输入信号是直流耦合的模拟信号,工作在一个很宽的频率范围内。在这种情况下,连接到ADC上面的放大器才会有效。所以相连的放大器应该具有对输入信号的放大和电平移动能力,并和ADC输入范围保持一致。

图3给出了AD8045实现一个14位65MSPS的AD9244差分驱动的示意图,放大器均设置噪声系数为+2,使用了同相输入和反相两种输入模式,以提供较好的匹配带宽。反相放大器的增益G=-1,同相放大器的增益G=+2,其中同相放大器的输入端被分成两个部分是为了输出的规范化并使之和反相输出相等。直流耦合差分驱动器最好工作在+/-5V下,在这种情况下,会使低失真性能达到最佳。

AD8045的输出电压在AD9244的共模滤波器的2.5V范围之内。AD9244的共模滤波器参考电压经OP27缓冲和滤波送往用于电平移位电路的同相电阻网络。

AD8045的非寄生动态范围(SFDR)性能如图4所示,图5给出了50MHz的单音快速傅立叶变换性能。■