高精度、低噪聲運算放大器AD8671/AD8672/AD8674的特性與應(yīng)用

在電子設(shè)計領(lǐng)域，運算放大器是非?；A(chǔ)且關(guān)鍵的器件。今天要和大家詳細探討的是Analog Devices推出的AD8671/AD8672/AD8674系列高精度、低噪聲運算放大器，看看它們有哪些獨特之處以及適用于哪些應(yīng)用場景。

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一、器件概述

AD8671/AD8672/AD8674屬于Analog Devices不斷發(fā)展的低噪聲運算放大器系列。AD8671為單通道放大器，AD8672為雙通道放大器，AD8674為四通道放大器。它們具有超低噪聲、超低失調(diào)電壓和漂移、低輸入偏置電流、10 MHz帶寬以及低功耗等特點，輸出在超過1000 pF的容性負載下仍能保持穩(wěn)定。

二、關(guān)鍵特性

（一）電氣特性

1. 低噪聲：電壓噪聲密度低至2.8 nV/√Hz，峰峰值噪聲電壓為77 nV p - p ，在0.1 Hz至10 Hz頻段表現(xiàn)出色，這使得它們在對噪聲敏感的應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢。
2. 高精度：失調(diào)電壓最大為75 μV，失調(diào)電壓漂移在 - 40°C至 + 125°C范圍內(nèi)最大為125 μV，輸入偏置電流最大為12 nA，能夠保證較高的運算精度。
3. 寬帶寬：增益帶寬積達到10 MHz，可滿足許多高頻應(yīng)用的需求。
4. 低功耗：每個放大器的典型電源電流為3 mA，在 ± 5 V至 ± 15 V的雙電源供電下，都能保持較低的功耗。
5. 高增益：開環(huán)增益最小為120 dB，能夠提供足夠的放大倍數(shù)。

（二）動態(tài)性能

1. 壓擺率：達到4 V/μs，能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化。
2. 建立時間：在4 V階躍、增益為1的情況下，達到0.1%的建立時間為1.4 μs，達到0.01%的建立時間為5.1 μs，能夠快速穩(wěn)定輸出。

（三）電源特性

1. 電源抑制比：AD8671/AD8672的電源抑制比最小為110 dB，AD8674最小為106 dB，能夠有效抑制電源波動對輸出的影響。
2. 電源范圍：支持 ± 4 V至 ± 18 V的寬電源范圍，適應(yīng)不同的供電需求。

三、引腳配置與封裝

（一）引腳配置

不同型號的引腳配置有所不同，例如AD8671采用8引腳封裝，包括輸入、輸出、電源等引腳；AD8672同樣是8引腳封裝，但有兩個通道；AD8674則采用14引腳封裝，包含四個通道。具體的引腳功能可以參考數(shù)據(jù)手冊中的詳細說明。

（二）封裝形式

AD8671/AD8672提供8引腳SOIC和8引腳MSOP封裝，AD8674提供14引腳SOIC和14引腳TSSOP封裝。其中，MSOP封裝的AD8671/AD8672所需的電路板空間僅為同類放大器的一半，適合對空間要求較高的應(yīng)用。

四、典型應(yīng)用場景

（一）PLL濾波器

PLL（鎖相環(huán)）濾波器在AM/FM調(diào)制等應(yīng)用中非常重要。AD8671/AD8672/AD8674的低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流能夠最小化輸出誤差，高開環(huán)增益和寬帶寬允許用戶設(shè)計高閉環(huán)增益的濾波器，是PLL濾波器設(shè)計的理想選擇。為了優(yōu)化濾波器設(shè)計，建議使用小阻值電阻以降低熱噪聲。

（二）GPS濾波器

GPS接收器需要低噪聲來減少RF（射頻）影響。AD8671的超低噪聲和寬帶寬特性使其非常適合用于GPS的帶通和低通濾波器，同時不會帶來高功耗的問題。

（三）儀器儀表

在儀器儀表領(lǐng)域，對精度和噪聲的要求較高。AD8671/AD8672/AD8674的高精度和低噪聲特性能夠滿足儀器儀表的測量需求，提高測量的準確性。

（四）音頻應(yīng)用

該系列放大器在整個音頻頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出低總諧波失真（THD），適用于高閉環(huán)增益的音頻應(yīng)用，如專業(yè)音頻設(shè)備等。

五、應(yīng)用注意事項

（一）功率耗散計算

為了實現(xiàn)低電壓噪聲，輸入級電流會比大多數(shù)具有等效增益帶寬積的運算放大器更高，這也導(dǎo)致了一定的功率耗散?？梢酝ㄟ^公式 (T{I}=T{A}+P{D} × theta{I A}) 計算結(jié)溫，其中 (T{I}) 為結(jié)溫，(T{A}) 為環(huán)境溫度，(P{D}) 為功率耗散，(theta{I A}) 為熱阻。在設(shè)計時需要考慮結(jié)溫對可靠性的影響，必要時可以采取散熱措施，如使用風(fēng)扇、Peltier熱電冷卻器或熱管等。

（二）單位增益跟隨器應(yīng)用

當(dāng)在具有背靠背二極管輸入級的放大器（如AD8671）的正端施加大于1 V的大瞬態(tài)脈沖時，建議在反饋回路中使用至少500 Ω的電阻 (R{F}) ，以避免放大器對信號發(fā)生器造成負載影響。如果 (R{F}) 需要使用較大值，應(yīng)并聯(lián)一個小電容 (C{F}) 來補償輸入電容和 (R{F}) 引入的極點。

（三）輸出相位反轉(zhuǎn)

AD8671/AD8672/AD8674即使在輸入電壓超出電源電壓1 V的情況下，也不會出現(xiàn)輸出相位反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這在實際應(yīng)用中是一個非常重要的特性。

（四）驅(qū)動容性負載

雖然該系列放大器能夠驅(qū)動較大的容性負載，但在單位增益配置下驅(qū)動非常大的負載時，可能會出現(xiàn)不必要的振鈴或不穩(wěn)定現(xiàn)象。此時，可以使用外部補償電路，如在圖35所示的電路中，通過合理選擇 (R{F}) 、(C{F}) 等元件的值，可以減少過沖并防止放大器振蕩，但會犧牲一定的輸出擺幅。不過，該電路也能對輸入信號和放大器噪聲進行濾波，從而將整體輸出噪聲降至最低。

六、總結(jié)

AD8671/AD8672/AD8674系列運算放大器以其低噪聲、高精度、寬帶寬和低功耗等優(yōu)點，在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計過程中，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇合適的型號和封裝，并注意相關(guān)的應(yīng)用事項，以充分發(fā)揮這些器件的性能優(yōu)勢。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題或者有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。