采用低成本的高速運算放大器在消費類電子中的應用
發布時間:2020-08-24 責任編輯:lina
【導讀】與典型的時鍾緩衝應用相比,消費類電子應用的工作頻率較低,需求較少,采用低成本的高速運算放大器(~100MHz帶寬)可以提供比傳統的時鍾緩衝器更具吸引力的替代方案。高速放大器比傳統的時鍾緩衝器更便宜,同時也能適應更多種類的設計配置。
與典型的時鍾緩衝應用相比,消費類電子應用的工作頻率較低,需求較少,采用低成本的高速運算放大器(~100MHz帶寬)可以提供比傳統的時鍾緩衝器更具吸引力的替代方案。高速放大器比傳統的時鍾緩衝器更便宜,同時也能適應更多種類的設計配置。
對於低成本的時鍾緩衝器而言,ADA4850 (-1/-2)、ADA4851 (-1/-2/-4)、ADA4853 (-1/-2/-3)和AD8061單電源運算放大器都是很好的選擇。這些放大器都具有低電源電壓、低電源電流、支持功耗敏感應用的省電模式,以及軌對軌輸出等特性,可以實現寬動態範圍。
與傳統的時鍾緩衝器相比,運算放大器的一個優點是具有靈活性。運算放大器可以將時鍾脈衝進行緩衝、放大、失調、反向、相加、相減或濾波。它們提供高輸入阻抗、低輸入偏置電流、低電源電流、獨立的省電模式(針對單個封裝中的多個放大器)、低輸出阻抗,以及低傳播延遲。
dangzaishizhonghuanchongyingyongzhongshiyongyunsuanfangdaqishi,shejizhebixurenshidaobingzunxunyixiegongzuoxianzhi。yidianyafankuixingfangdaqidezengyidaikuanjiweili,dangfangdaqidianludebihuanzengyizengjiashi,tadedaikuanhuijiangdi,yincijiaodadezengyiyiweizhejiaoxiaodedaikuan。jiangduogedizengyifangdaqijinxingjilianyidadaojiaogaodedaikuan,youciquebaoxinhaolujingdezongtizengyihedaikuan。
單電源工作對於便攜式電子設備來說是很重要的。根據定義,單電源運算放大器的輸入共模範圍包括負軌(地),大部分甚至比地還低200mV,但這並不表示輸出電壓的擺幅可以到地以下。典型軌對軌放大器的輸出級采用共發射極配置。因此,輸出電壓和軌電壓的最小差距是Vce(sat),其範圍可以從數十毫伏到數百毫伏,具體取決於輸出負載。
幸運的是,在這些應用中,輸出電壓的擺幅通常不需要總是達到地電壓。但是,當輸入太接近地時(大約100mv~200mv),輸出級可能會達到飽和,導致失真以及較長的恢複時間。在直流耦合係統中,應該確保信號電壓的低點高於200mV,或使用-200mV的負供電電壓,這兩種方法都可以避免輸出級進入飽和狀態。
放fang大da器qi對dui裕yu量liang也ye有you要yao求qiu,也ye就jiu是shi其qi電dian壓ya的de擺bai幅fu與yu正zheng電dian源yuan電dian壓ya之zhi間jian能neng夠gou有you多duo接jie近jin,因yin此ci還hai必bi須xu留liu意yi輸shu入ru共gong模mo範fan圍wei的de高gao端duan。如ru果guo輸shu入ru電dian壓ya太tai高gao,輸shu出chu電dian壓ya會hui失shi真zhen並bing被bei截jie斷duan。
ADA4850和ADA4851需要2.2V的裕量,AD8061需要1.8V的裕量,而ADA4853僅需要1.2V的裕量。
圖1所示的是一個增益為2的單電源同向運算放大器時鍾緩衝器,圖2所示的是它的瞬態響應。按照配置,AD8061的上限約為33MHz,其2ns的傳輸延遲可與一些專用的時鍾緩衝器相媲美。

圖1. 同向運算放大器時鍾緩衝器

圖2. 33MHz頻率下,增益=+2的瞬態響應
在(zai)某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)交(jiao)流(liu)耦(ou)合(he),它(ta)允(yun)許(xu)使(shi)用(yong)更(geng)高(gao)帶(dai)寬(kuan)的(de)放(fang)大(da)器(qi)以(yi)擴(kuo)展(zhan)頻(pin)率(lv)性(xing)能(neng)。通(tong)過(guo)將(jiang)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)偏(pian)壓(ya)至(zhi)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)的(de)中(zhong)間(jian)值(zhi),這(zhe)些(xie)放(fang)大(da)器(qi)可(ke)被(bei)用(yong)於(yu)單(dan)電(dian)源(yuan)應(ying)用(yong)中(zhong)。
圖3所示的是使用AD8057高速放大器的設計,這款器件具有325MHz帶寬和1150V/μs壓擺率,在此電路設置為單位增益。應當注意的是,通過隔直電容C6後,負載上的電壓與輸入信號Vin上的交流分量相等,且不含直流分量。這個電路的工作頻率範圍接近100MHz。圖4所示的是時鍾響應,可以看到當頻率高達90MHz時仍然可以維持較好的脈衝保真度。

圖3. 交流耦合時鍾緩衝器(單位增益)

圖4. 交流耦合時鍾緩衝器瞬態響應
rushangsuoshi,dangshejishizhonghuanchongqishi,gaosufangdaqiwangwangnenggouyigengdidechengbentigonggengduodelinghuoxing,zaixuduoyingyongzhongdounenggoutongchuantongdeshizhonghuanchongqixiangjingzheng。zhenduijutideyingyong,haikeyixuanzeshiyongdandianyuanfangdaqihuoshuangdianyuanfangdaqi。
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