低噪聲、高速、高精度放大器ADA4807系列：性能與應(yīng)用解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，放大器是不可或缺的關(guān)鍵組件。今天，我們要深入探討的是Analog Devices公司的ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4系列放大器，它在低噪聲、高速和高精度方面表現(xiàn)卓越，為眾多應(yīng)用場(chǎng)景提供了理想的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

ADA4807系列包括單通道的ADA4807 - 1、雙通道的ADA4807 - 2和四通道的ADA4807 - 4，它們均為低噪聲、軌到軌輸入輸出的電壓反饋放大器。該系列放大器將低功耗、低噪聲、高速和直流精度等特性集于一身，適用于從高分辨率數(shù)據(jù)采集儀器到高性能電池供電及高組件密度系統(tǒng)等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其在對(duì)功耗要求嚴(yán)格的場(chǎng)景中表現(xiàn)出色。

二、關(guān)鍵特性

（一）低噪聲性能

1. 輸入電壓噪聲：在100 kHz時(shí)，輸入電壓噪聲低至3.1 nV/√Hz，1/f噪聲拐點(diǎn)為29 Hz。這意味著在高頻信號(hào)處理中，能夠有效減少噪聲干擾，提高信號(hào)的純凈度。
2. 輸入電流噪聲：在100 kHz時(shí)，輸入電流噪聲為0.7 pA/√Hz，1/f噪聲拐點(diǎn)為2 kHz。低輸入電流噪聲有助于降低因電流噪聲引起的誤差，提高放大器的整體性能。

（二）高速性能與直流精度

1. 帶寬：具有180 MHz的 -3 dB帶寬（G = +1，VOUT = 20 mV p - p），能夠處理高頻信號(hào)，滿足高速數(shù)據(jù)采集和處理的需求。
2. 壓擺率：對(duì)于5 V階躍信號(hào)，上升壓擺率可達(dá)225 V/μs，能夠快速響應(yīng)輸入信號(hào)的變化，減少信號(hào)失真。
3. 建立時(shí)間：對(duì)于4 V階躍信號(hào)，建立到0.1%的時(shí)間僅為47 ns，確保信號(hào)能夠快速穩(wěn)定，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
4. 輸入失調(diào)電壓和漂移：最大輸入失調(diào)電壓為±125 μV，漂移為3.7 μV/°C；最大輸入失調(diào)電流為100 nA，漂移為250 pA/°C。低失調(diào)電壓和漂移能夠保證放大器在不同溫度和工作條件下的穩(wěn)定性和精度。

（三）低失真特性

在不同頻率下，該系列放大器的二次諧波（HD2）和三次諧波（HD3）失真都非常低。例如，在1 kHz、VS = ±5 V、VOUT = 2 V p - p的條件下，HD2為 -141 dBc，HD3為 -144 dBc。低失真特性使得放大器在音頻信號(hào)處理和高精度測(cè)量等應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

（四）低功耗運(yùn)行

每個(gè)放大器在±5 V供電時(shí)的靜態(tài)供電電流僅為1.0 mA，并且支持動(dòng)態(tài)功率縮放功能。這使得該系列放大器在電池供電的便攜式設(shè)備中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠有效延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

（五）軌到軌輸入輸出

軌到軌的輸入輸出特性使得放大器能夠在接近電源電壓的范圍內(nèi)工作，充分利用電源電壓，提高信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。

三、電氣參數(shù)

（一）不同供電電壓下的性能

該系列放大器在+3 V、+5 V和±5 V供電時(shí)均有詳細(xì)的性能參數(shù)。以±5 V供電為例， -3 dB帶寬為180 MHz，壓擺率為225/250 V/μs，建立時(shí)間為47 ns等。不同供電電壓下的參數(shù)差異需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。

（二）輸入輸出特性

輸入特性方面，共模輸入電阻為45 MΩ，差模輸入電阻為35 kΩ，共模輸入電容和差模輸入電容均為1 pF，輸入共模電壓范圍為 -VS - 0.2到 +VS + 0.2 V。輸出特性方面，飽和輸出電壓擺幅在高電平時(shí)為 +VS - 0.08到 +VS - 0.04 V，線性輸出電流在源出和灌電流時(shí)分別可達(dá)50 mA和60 mA，短路電流為80 mA。

（三）禁用特性

當(dāng)DISABLE引腳為低電平時(shí)（<1.3 V），放大器被禁用，靜態(tài)電流降至2.4 μA；當(dāng)DISABLE引腳為高電平時(shí)（>1.7 V），放大器啟用，靜態(tài)電流為1.0 mA。禁用和啟用的時(shí)間也有相應(yīng)的參數(shù)，如DISABLE開啟時(shí)間為1.3 - 1.8 μs，關(guān)閉時(shí)間為270 - 340 ns。

四、典型性能曲線

（一）頻率響應(yīng)

通過(guò)一系列的頻率響應(yīng)曲線可以看出，該系列放大器在不同增益、不同供電電壓、不同溫度和不同輸出幅度等條件下的頻率響應(yīng)特性。例如，在不同增益下，帶寬會(huì)有所變化；在不同供電電壓下，頻率響應(yīng)也會(huì)有所差異。這些曲線為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

（二）其他性能曲線

還包括電源電流與頻率、溫度的關(guān)系曲線，共模抑制比（CMRR）和電源抑制比（PSRR）與頻率的關(guān)系曲線等。這些曲線有助于工程師深入了解放大器的性能特點(diǎn)，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

五、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）高分辨率ADC驅(qū)動(dòng)

由于其低噪聲、高速和高精度的特性，ADA4807系列非常適合作為高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的驅(qū)動(dòng)放大器。在驅(qū)動(dòng)18位差分ADC AD7982時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的位數(shù)（ENOB）為15.7的性能。

（二）便攜式和電池供電設(shè)備

低功耗的特點(diǎn)使得該系列放大器在便攜式和電池供電的儀器和系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在一些手持測(cè)量設(shè)備中，可以有效降低功耗，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。

（三）高組件密度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

四通道的ADA4807 - 4可以在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道的信號(hào)放大和處理，適用于高組件密度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

（四）音頻信號(hào)處理

低失真和低噪聲的特性使得該系列放大器在音頻信號(hào)調(diào)理和有源濾波器等音頻應(yīng)用中表現(xiàn)出色，能夠提供高質(zhì)量的音頻信號(hào)處理。

六、使用注意事項(xiàng)

（一）布局和接地

作為高速器件，ADA4807系列在使用時(shí)需要注意印刷電路板（PCB）的布局和接地。應(yīng)使用多層PCB，提供堅(jiān)實(shí)的接地和電源平面，并盡量減小信號(hào)走線的長(zhǎng)度和寄生電容，以避免高頻諧振和信號(hào)失真。

（二）輸入保護(hù)

該系列放大器具有ESD保護(hù)功能，但在使用過(guò)程中仍需注意避免過(guò)大的輸入電壓和電流。對(duì)于可能出現(xiàn)的大差分電壓，建議使用適當(dāng)?shù)拇?lián)輸入電阻來(lái)限制電流，保護(hù)放大器不受損壞。

（三）禁用引腳的使用

在使用DISABLE引腳時(shí)，需要注意邏輯泄漏電流和閾值電壓的問(wèn)題。如果邏輯泄漏電流超過(guò)300 nA，需要使用上拉電阻；同時(shí)，要確保DISABLE引腳的電壓在合適的范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)正確的禁用和啟用功能。

七、總結(jié)

ADA4807 - 1/ADA4807 - 2/ADA4807 - 4系列放大器以其低噪聲、高速、高精度和低功耗等優(yōu)異特性，為電子工程師在設(shè)計(jì)各種應(yīng)用電路時(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)大而可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和場(chǎng)景，合理選擇供電電壓、增益配置和布局方式，以充分發(fā)揮該系列放大器的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用ADA4807系列放大器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。