低功耗差分放大器AD8351的性能特點和在差分電路中的應用

1、 概述

AD8351是ADI公司推出的一款低功耗、大帶寬差分放大器。它采用10引腳的MSOP封裝，在寬泛范圍內能具有良好的低噪聲和失真特性。因此，AD8351是設計12位和14位采樣系統的最佳選擇。此外，AD8351還可實現信號的單端變差分。

2、 AD8351簡介

2．1 主要特性

運算放大器AD835l的主要特性如下：

電壓增益為12 dB時，一3 dB的帶寬為2．2 GHz；

調整增益電阻，電壓增益可調范圍為0～26 dB；

低功耗：28 mA@5 V；

電源供電范圍：3—5．5 V；

輸入共模電壓范圍：1．2～3．8 V。

2．2 引腳描述

AD8351的引腳描述如下：

PWUP：提供一個大于等于1．3V，小于等于VPOS的正電壓激活器件；

RGPl、RGP2：增益電阻輸入1和增益電阻輸入2；

INHI、INH0：差分輸入端；

COMM：器件共模，連接至地；

0PLO、0PU：差分輸出端，交流耦合時，偏置電壓均為VDCM；

VOPS：3～5．5 V的正供電電壓；

VOCM：設置輸入輸出端的共模電壓，采用一只O．1μF電容接地。

2．3 應用電路

2．3．1 AD8351在差分電路中的應用

在AD8351的輸入為差分信號時，輸入輸出信號的關系如圖1所示。

信號放大倍數，即差分增益，是由跨接在RGPl與RGP2引腳之間的增益電阻RC來調節，其調節的范圍為O～26 dB。

2．3．2 AD835l在單端變差分電路中的應用

利用AD835l可以很容易地實現信號的單端變差分應用，如圖2所示。

單端的輸入信號接至INHI上，未用的輸入端INH0接地。在該情況下。為了輸出平衡，應在OPL0和RGP2端連接反饋電阻RF。RG和RF的選擇可參考圖3和圖4。圖3中根據負載電阻RL和增益選擇RG的阻值，圖4中根據RC和RL的大小選擇RF。

3、 AD835l在多通道采樣系統中的應用

3．1 系統組成

基于AD8351的多通道采樣系統是針對一個4通道，采樣速率為400 MS／s的模數轉換電路而設計的，如圖5所示。其中，采樣部分由4個AD9445分時采樣，以提高采樣速率。AD9445是一款14位。轉換速率為105／125 MS／s的模數轉換器，每個AD9445的轉換速率設置為100 MS／s，4通道分時采樣為400 MS／s。這里輸入信號是單端模擬正弦信號，其峰峰值為2 V，因此需用一個AD8351將單端信號變為差分信號，然后再接4個AD8351來驅動4個AD9445，從而向AD9445提供差分輸入。

3．2 設計中需考慮的問題

3．2．1 帶寬問題

由于系統設計的輸入信號帶寬達到100±60 MHz，運算放大器的帶寬約200 MHz，為了確保運算放大器在200 MHz內具有良好特性，其開環特性引起的誤差應盡可能小，對放大器的增益帶寬留有裕量。AD8351的頻率與增益的關系曲線如圖6所示?？梢?，AD8351的一3 dB帶寬為2．2 GHz，因此，AD835l能滿足系統要求。

3．2．2 放大倍數

輸入信號經AD8351放大或衰減后，其電平與AD9445所需電平一致。這里輸入信號的峰峰值為2 V，AD9445可支持峰峰值為2~4 V的輸入，所以設置運放的放大倍數為1~2。根據圖3和圖4選擇第一級AD835l的RC和RF阻值；根據文獻計算第二級AD835l的RC阻值。需注意的是：AD9445的輸入阻抗為l 000Ω，與220Ω的電阻并聯，再與兩只33Ω的電阻串聯才是RL的阻值，見圖5。調試結果，第一級AD835l的RC=750Ω，RF=510Ω；第二級AD8351的RC=621Ω，因此，系統設計可滿足AD9445輸入信號的電壓要求。

3．2．3 PCB設計

電路設計最好要有一個模擬地和一個數字地，這樣可以使放大器不受數字電路轉換噪聲的影響。需注意的是：所有其接I／0、地，及RC端的連接線都應盡可能地短，線寬設置5mil，其接地不要布局在器件的下層和信號線附近，如圖7所示。

3．2．4 電阻和電容

系統輸入端和輸出端的電阻用于減少反射，輸出端的電阻還起到與A／D輸入信號隔離的作用；電容主要起濾波的作用。

4、 結語

設計模數轉換系統時，運算放大器的選擇和設計都非常重要，在此提供了一個400 MHz多通道采樣系統中運算放大器的設計。經過實際測試，該系統穩定，可供其他硬件設計人員借鑒

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