低失真雙聲道高精度差分放大器AD8273的特性與應(yīng)用

在電子設(shè)計領(lǐng)域，放大器是不可或缺的基礎(chǔ)元件。今天，我們要深入探討一款性能卓越的放大器——AD8273，它在眾多應(yīng)用場景中都展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。

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一、AD8273的核心特性

（一）電氣特性

1. 低失真性能：AD8273具備極低的失真率，在20kHz時，總諧波失真加噪聲（THD + N）僅為0.00025%；在100kHz時，也能保持0.0015%的低水平。如此出色的低失真特性，使其在對信號質(zhì)量要求極高的音頻和儀器儀表等領(lǐng)域表現(xiàn)卓越。
2. 增益設(shè)置靈活：它提供了兩種增益設(shè)置，分別為增益1/2（-6dB）和增益2（+6dB），能夠滿足不同應(yīng)用場景對增益的需求。而且，其最大增益誤差僅為0.05%，增益漂移最大為10ppm/°C，確保了在不同溫度環(huán)境下增益的穩(wěn)定性。
3. 高帶寬與快速響應(yīng)：帶寬可達(dá)750MHz，最小壓擺率為20V/μs，能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化。在10V階躍輸出、CL = 100pF的條件下，達(dá)到0.1%的建立時間為670ns，達(dá)到0.01%的建立時間為750ns，為高速信號處理提供了有力支持。
4. 低噪聲特性：在1kHz、VOUT = 10V p - p、600Ω負(fù)載的條件下，輸出電壓噪聲僅為3.5μV rms，噪聲基底為 - 106dBu，有效降低了信號中的噪聲干擾，提高了信號的純凈度。

   （二）物理特性

5. ESD保護：具有±4000V的人體模型（HBM）靜電放電（ESD）保護能力，能夠有效抵御靜電對芯片的損害，提高了芯片在實際應(yīng)用中的可靠性。
6. 電源適應(yīng)性：供電電流每通道最大為2.5mA，供電范圍為±2.5V至±18V，既可以采用單電源供電，也可以使用雙電源供電，為不同的電源設(shè)計提供了便利。
7. 封裝形式：采用14引腳的SOIC封裝，體積小巧，便于在電路板上進行布局和焊接。

二、典型應(yīng)用場景

（一）ADC驅(qū)動

在模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）的前端，需要一個高性能的放大器來對輸入信號進行放大和調(diào)理。AD8273的低失真、高增益精度和良好的噪聲特性，能夠為ADC提供高質(zhì)量的輸入信號，確保ADC的轉(zhuǎn)換精度。

（二）高性能音頻

在音頻系統(tǒng)中，對音質(zhì)的要求非常高。AD8273的極低失真率和低噪聲特性，能夠有效減少音頻信號的失真和噪聲，為用戶帶來更加純凈、清晰的音頻體驗。

（三）儀器儀表放大器

儀器儀表通常需要對微弱信號進行精確測量和放大。AD8273的高精度增益和良好的共模抑制比（CMRR），能夠有效抑制共模信號的干擾，提高儀器儀表的測量精度。

（四）電平轉(zhuǎn)換

在不同電平的電路之間進行信號傳輸時，需要進行電平轉(zhuǎn)換。AD8273可以根據(jù)需要靈活設(shè)置增益，實現(xiàn)不同電平之間的轉(zhuǎn)換，確保信號的正常傳輸。

（五）自動測試設(shè)備

自動測試設(shè)備需要對各種信號進行快速、準(zhǔn)確的測量和分析。AD8273的高帶寬和快速響應(yīng)特性，能夠滿足自動測試設(shè)備對信號處理速度的要求。

（六）正弦/余弦編碼器

在編碼器系統(tǒng)中，需要對正弦和余弦信號進行放大和處理。AD8273的低失真和高增益精度，能夠確保編碼器輸出信號的準(zhǔn)確性。

三、工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（一）內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

AD8273內(nèi)部包含兩個通道，每個通道由一個高精度、低失真的運算放大器和四個經(jīng)過激光微調(diào)的電阻組成。這些電阻緊密匹配，使得依賴于電阻匹配的參數(shù)，如增益漂移、共模抑制比和增益精度等，都比使用標(biāo)準(zhǔn)分立電阻的設(shè)計更出色。

（二）工作原理優(yōu)勢

1. 穩(wěn)定性提升：運算放大器的正負(fù)輸入端子未引出，將這些節(jié)點置于內(nèi)部，降低了節(jié)點的電容，從而提高了環(huán)路穩(wěn)定性和共模抑制比隨頻率的性能。
2. 成本降低：內(nèi)部集成的電阻減少了電路板上元件的數(shù)量，不僅縮短了電路板的組裝時間，還提高了電路板的可靠性，同時降低了生產(chǎn)成本。

四、配置方式

AD8273可以通過不同的連接方式實現(xiàn)多種配置，如差分放大器、反相放大器和同相放大器等。這些配置方式利用了內(nèi)部匹配的電阻，具有出色的增益精度和增益漂移特性。

（一）差分放大器配置

1. 增益1/2：通過特定的電阻連接方式，實現(xiàn)VOUT = ? (VIN+ - VIN - )的差分放大功能。
2. 增益2：調(diào)整電阻連接，可實現(xiàn)VOUT = 2 (VIN+ - VIN - )的差分放大。

   （二）反相放大器配置

3. 增益1/2：連接方式可使VOUT = - ? VIN。
4. 增益2：實現(xiàn)VOUT = - 2 VIN的反相放大。

   （三）同相放大器配置

   有增益1/2、1.5、2和3等多種配置方式，滿足不同的信號放大需求。

五、電源設(shè)計要點

（一）電源穩(wěn)定性

為了保證AD8273的性能，需要使用穩(wěn)定的直流電壓為其供電。電源引腳上的噪聲會對芯片的性能產(chǎn)生不利影響，因此在每個電源引腳和地之間應(yīng)放置一個0.1μF的旁路電容，并盡可能靠近引腳。

（二）電容搭配

同時，在每個電源和地之間使用一個10μF的鉭電容，該電容可以離AD8273稍遠(yuǎn)一些，并且通常可以與其他精密集成電路共享。

（三）電源范圍

AD8273雖然在±15V的條件下進行了規(guī)格測試，但也可以使用不平衡電源供電，如 - VS = 0V、+ VS = 20V等，但要注意兩個電源之間的差值必須保持在36V以下。

六、絕對最大額定值與注意事項

（一）絕對最大額定值

在使用AD8273時，需要注意其絕對最大額定值，如電源電壓為±18V，任何輸入引腳的電壓不得超過40V，輸入引腳的電流不得超過3mA等。超過這些額定值可能會導(dǎo)致芯片永久性損壞。

（二）功率耗散

芯片的最大安全功率耗散受到芯片結(jié)溫升高的限制。當(dāng)結(jié)溫接近150°C（玻璃轉(zhuǎn)變溫度）時，塑料封裝的性能會發(fā)生變化，甚至可能導(dǎo)致芯片參數(shù)性能的永久性偏移。雖然芯片具有內(nèi)置的短路保護功能，可將輸出電流限制在約100mA，但短路產(chǎn)生的熱量仍可能使芯片超過最大結(jié)溫，影響其可靠性。

（三）ESD防護

AD8273是靜電敏感設(shè)備，盡管芯片具有專利或?qū)Ｓ?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/保護電路/" target="_blank">保護電路，但在高能量ESD作用下仍可能受到損壞。因此，在使用過程中必須采取適當(dāng)?shù)腅SD防護措施，避免芯片性能下降或失去功能。

AD8273以其出色的性能和靈活的配置方式，在眾多電子應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。作為電子工程師，在設(shè)計電路時，應(yīng)充分考慮其特性和注意事項，以實現(xiàn)最佳的設(shè)計效果。你在實際應(yīng)用中是否遇到過類似放大器的設(shè)計難題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。