高精度運(yùn)算放大器AD8638/AD8639：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，運(yùn)算放大器是不可或缺的基礎(chǔ)元件。今天要給大家詳細(xì)介紹的是Analog Devices推出的AD8638/AD8639，這兩款單通道和雙通道寬頻帶自動(dòng)穩(wěn)零放大器，具備軌到軌輸出擺幅和低噪聲等特性，在眾多高精度應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色。

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特性亮點(diǎn)

高精度參數(shù)

AD8638/AD8639的低失調(diào)電壓特性十分突出，典型值僅為3μV，最大值為9μV；失調(diào)電壓漂移極低，除SOT - 23封裝外，漂移為0.01 - 0.06μV/°C，SOT - 23封裝的漂移為0.04 - 0.15μV/°C。如此低的失調(diào)和漂移，使得放大器在寬溫度范圍（-40°C至+125°C）內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的性能，非常適合對(duì)誤差源敏感的應(yīng)用。

高增益與高共模抑制比

其典型的大信號(hào)電壓增益可達(dá)136dB，共模抑制比（CMRR）典型值為133dB，電源抑制比（PSRR）典型值為143dB。這些參數(shù)保證了放大器在處理信號(hào)時(shí)能夠有效抑制共模干擾和電源波動(dòng)帶來的影響，提高了信號(hào)處理的準(zhǔn)確性。

低輸入偏置電流與低功耗

輸入偏置電流最大值僅為40pA，這有助于減少因偏置電流引入的誤差。同時(shí)，每放大器的最大電源電流為1.3mA，實(shí)現(xiàn)了低功耗設(shè)計(jì)，適合對(duì)功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

軌到軌輸出擺幅

軌到軌輸出特性使得放大器能夠充分利用電源電壓范圍，提供接近電源軌的輸出信號(hào)，從而最大化信噪比（SNR），這在許多系統(tǒng)中具有重要意義。

工作原理

AD8638/AD8639采用了專利的自動(dòng)穩(wěn)零拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得放大器在寬溫度范圍和整個(gè)工作壽命內(nèi)都能保持低失調(diào)電壓。與傳統(tǒng)的自動(dòng)穩(wěn)零或斬波技術(shù)不同，它結(jié)合了自動(dòng)穩(wěn)零和斬波兩種方式，采用專利的乒乓式排列，在降低低頻噪聲的同時(shí)，減少了斬波和自動(dòng)穩(wěn)零頻率處的噪聲能量，無需額外濾波即可為大多數(shù)應(yīng)用提供高信噪比。其相對(duì)較高的15kHz時(shí)鐘頻率，簡(jiǎn)化了濾波器的設(shè)計(jì)要求。

應(yīng)用場(chǎng)景

傳感器信號(hào)放大

在壓力和位置傳感器、應(yīng)變計(jì)放大器等應(yīng)用中，AD8638/AD8639的低失調(diào)、低漂移和低噪聲特性能夠有效減少測(cè)量誤差，提高傳感器的測(cè)量精度。例如，在紅外傳感器應(yīng)用中，它可以作為熱堆前置放大器，將微弱的傳感器信號(hào)放大到合適的電平，滿足高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換的需求。

醫(yī)療儀器

醫(yī)療設(shè)備對(duì)精度和穩(wěn)定性要求極高，AD8638/AD8639在寬溫度范圍內(nèi)的近乎零漂移特性，使其非常適合用于醫(yī)療儀器，如心電圖機(jī)、血壓計(jì)等，能夠確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

高精度電流檢測(cè)

在精密電流分流傳感器應(yīng)用中，AD8638/AD8639的低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流特性，能夠在測(cè)量低電流時(shí)保持高精度。同時(shí)，其高共模抑制比和電源抑制比有助于提高整個(gè)電路的準(zhǔn)確性。

高精度DAC輸出放大

作為16位高精度DAC的輸出放大器，AD8638/AD8639的低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流能夠消除輸出失調(diào)調(diào)整的需求，軌到軌輸出特性提供了幾乎無誤差的滿量程輸出，高輸入阻抗則最小化了增益誤差。

電氣特性

不同電源電壓下的性能

文檔中詳細(xì)給出了AD8638/AD8639在5V和16V電源電壓下的電氣特性參數(shù)，包括輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、共模抑制比、大信號(hào)電壓增益等。這些參數(shù)在不同溫度范圍（-40°C至+125°C）下的變化情況也有明確說明，為工程師在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的設(shè)計(jì)提供了重要參考。

絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于正確使用和保護(hù)器件至關(guān)重要。AD8638/AD8639的絕對(duì)最大額定值包括電源電壓、輸入電壓、輸入電流、差分輸入電壓等，使用時(shí)應(yīng)確保不超過這些額定值，以免造成器件損壞。

封裝與訂購(gòu)信息

AD8638提供5引腳SOT - 23和8引腳SOIC_N封裝，AD8639則有8引腳MSOP、8引腳SOIC_N和8引腳LFCSP_WD封裝可供選擇。訂購(gòu)指南中詳細(xì)列出了不同型號(hào)、溫度范圍、封裝類型和品牌標(biāo)識(shí)等信息，方便工程師根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。此外，AD8639W型號(hào)經(jīng)過特殊制造控制，可滿足汽車應(yīng)用的質(zhì)量和可靠性要求，但設(shè)計(jì)時(shí)需仔細(xì)查看規(guī)格參數(shù)。

注意事項(xiàng)

輸入電壓范圍

AD8638/AD8639并非軌到軌輸入放大器，使用時(shí)需確保輸入電壓不超過規(guī)定范圍，否則可能導(dǎo)致ESD保護(hù)二極管正向?qū)?，造成過大電流，損壞器件。在輸入可能出現(xiàn)過壓的情況下，應(yīng)插入適當(dāng)?shù)拇?lián)電阻來限制二極管電流。

輸出相位反轉(zhuǎn)

當(dāng)輸入共模電壓超出范圍時(shí)，部分放大器可能會(huì)出現(xiàn)輸出相位反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。AD8638/AD8639經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，只要輸入電壓保持在規(guī)定范圍內(nèi)，就能避免輸出相位反轉(zhuǎn)。但為安全起見，輸入電壓應(yīng)至少低于正電源2V。

過載恢復(fù)時(shí)間

與許多自動(dòng)穩(wěn)零放大器相比，AD8638/AD8639的過載恢復(fù)時(shí)間極短，小于50μs。這得益于其在輸出飽和后內(nèi)部能夠在兩個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成穩(wěn)定，在驅(qū)動(dòng)可能注入瞬態(tài)信號(hào)的負(fù)載時(shí)表現(xiàn)出色。

AD8638/AD8639以其高精度、低噪聲、低功耗等特性，為電子工程師在高精度信號(hào)處理領(lǐng)域提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇封裝類型和工作條件，同時(shí)注意輸入電壓范圍、輸出相位反轉(zhuǎn)等問題，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。