AD810視頻運算放大器：高性能低功耗之選

在現(xiàn)代電子設計領域，對于視頻系統(tǒng)而言，一款性能卓越、功耗合理的運算放大器至關重要。今天我們就來深入探討Analog Devices推出的AD810，這是一款復合且兼容HDTV的電流反饋視頻運算放大器，適用于多媒體、數(shù)字磁帶記錄儀和攝像機等多種系統(tǒng)。

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一、AD810的突出特性

（一）高速性能

AD810具備出色的高速特性，在不同增益條件下都有優(yōu)異表現(xiàn)。例如，在增益 (G = +1) 時，典型的 -3 dB帶寬可達80 MHz；當 (G = +2) 時，典型 -3 dB帶寬為75 MHz。其典型壓擺率高達1000 V/μs，在 (V_{out }=10 ~V) 階躍時，典型建立時間到0.1%僅需50 ns。這種高速性能使得它能夠很好地處理高頻視頻信號，確保視頻的清晰和流暢。大家可以思考一下，在實際的視頻信號處理中，這樣的高速性能能夠為視頻質量帶來哪些具體的提升呢？

（二）視頻應用理想之選

對于視頻應用，AD810有著獨特的優(yōu)勢。在 (G = +2) 且 (V_{s}= pm 15 ~V) 條件下，典型的0.1 dB帶寬為30 MHz，典型的微分增益為0.02%，典型的微分相位為0.04°。這些參數(shù)保證了視頻信號在處理過程中的準確性和穩(wěn)定性，能夠滿足廣播級視頻系統(tǒng)的要求。

（三）低噪聲與低功耗

在噪聲方面，其典型輸入電壓噪聲為2.9 nV/√Hz，典型反相輸入電流噪聲為13 pA/√Hz，低噪聲特性有助于減少信號干擾，提高視頻信號的純凈度。而在功耗上，最大靜態(tài)電源電流為8.0 mA，在掉電模式下典型電源電流僅為2.1 mA，這對于一些對功耗敏感的應用，如攝像機等，具有很大的吸引力。

（四）高性能禁用功能

AD810的禁用功能十分強大。典型關斷時間為100 ns，并且保證先斷后通。在關斷狀態(tài)下，輸入到輸出的隔離度可達64 dB，這使得在不需要放大器工作時能夠有效降低功耗，同時避免信號干擾。

（五）靈活的工作模式

它支持 ±5 V 和 ±15 V 電源供電，在不同電源電壓下都能穩(wěn)定工作。例如，在 (V_{s}= pm 5 ~V) 時，典型輸出擺幅為 ±2.9 V 到 150 Ω 負載，這種靈活性使得它能夠適應不同的電源環(huán)境和負載要求。

二、AD810的應用領域

（一）專業(yè)視頻攝像機

由于其低功耗、高速和優(yōu)異的視頻特性，AD810非常適合用于專業(yè)視頻攝像機中。在攝像機中，它可以作為ADC或DAC緩沖器，確保視頻信號的準確采集和轉換。同時，其低噪聲和低失真特性有助于提高圖像的質量和清晰度。

（二）多媒體系統(tǒng)

在多媒體系統(tǒng)中，AD810可以用于視頻線路驅動等環(huán)節(jié)，保證視頻信號在傳輸過程中的穩(wěn)定性和準確性。它能夠很好地適應多媒體系統(tǒng)中復雜的信號環(huán)境，為用戶提供高質量的視頻體驗。

（三）兼容系統(tǒng)及其他應用

AD810還適用于NTSC -、PAL - 和SECAM - 兼容系統(tǒng)。此外，它還可用于視頻線路驅動、DC恢復電路等多種應用場景，展現(xiàn)出了其廣泛的適用性。

三、關鍵參數(shù)與性能分析

（一）動態(tài)性能

在不同的增益和電源電壓條件下，AD810的 -3 dB帶寬、0.1 dB帶寬、滿功率帶寬等參數(shù)都有明確的表現(xiàn)。例如，在 (G = +2)，反饋電阻 (R{F}=715Ω)，(V{S}= pm 15 ~V) 時，-3 dB帶寬為55 - 75 MHz；在 (G = +2)，(R{F}=715Ω)，(V{S}= pm 15 ~V) 時，滿功率帶寬為15 - 30 MHz。這些參數(shù)對于評估其在不同應用場景下的性能至關重要。

（二）輸入輸出特性

輸入失調電壓、輸入偏置電流、輸出電壓擺幅等參數(shù)也值得關注。輸入失調電壓在 (V{5}= pm 5V) 和 (pm 15V) 時，典型值為1.5 mV，最大值為6 mV；在不同電源電壓和負載條件下，輸出電壓擺幅也有所不同，如在 (R{L}= 150 Ω)，(V_{S}= pm 5 V) 時，輸出電壓擺幅為 ±2.5 - ±2.9 V。

（三）禁用特性

禁用狀態(tài)下的參數(shù)，如關斷隔離度、關斷輸出電阻、開啟時間和關斷時間等，對于實現(xiàn)節(jié)能和信號隔離具有重要意義。關斷隔離度在 (f = 5 MHz) 時為64 dB，關斷輸出電阻為 ((R{F} + R{G})||13 pF)，典型關斷時間為100 ns，典型開啟時間為170 ns。

四、設計注意事項

（一）反饋電阻選擇

由于AD810的3 dB帶寬依賴于反饋電阻，為了在大批量生產中保持出色的平坦度，建議使用公差為1%的電阻。不同的閉環(huán)增益和電源電壓下，推薦的反饋電阻值也有所不同。例如，在 (R{L}=150 Omega)，(V{s}= pm 15 ~V)，閉環(huán)增益 (+1) 時，推薦 (R{F}=1 kΩ)；閉環(huán)增益 (+2) 時，推薦 (R{F}=715 Ω)。大家在設計時，要根據(jù)具體的增益和帶寬要求來選擇合適的反饋電阻哦。

（二）PCB布局

對于寬帶放大器，PCB寄生參數(shù)會影響整體閉環(huán)性能。輸出和反相輸入節(jié)點的雜散電容最為重要，在反相輸入和地之間增加2 pF電容會使增益響應增加約0.2 dB的峰值，并將帶寬增加到105 MHz。因此，要在信號線周圍留出空間（3/16英寸足夠）以減少耦合，同時保持連接反饋和增益電阻的信號線足夠短（小于 (1/4) 英寸），以避免高頻增益誤差。

（三）同軸電纜質量

驅動同軸電纜時，只有當電纜兩端用與其特性阻抗匹配的電阻端接時，才能實現(xiàn)最佳平坦度。雖然使用廉價電纜也能取得不錯的效果，但由于電纜長度變化，平坦度會有一定的變化。

（四）電源旁路

在優(yōu)化高頻電路性能時，足夠的電源旁路非常關鍵。電源引線中的電感會導致諧振電路，使放大器響應出現(xiàn)峰值。大多數(shù)應用中，推薦的0.1 μF電源旁路電容就足夠了，但在某些情況下可能需要更復雜的旁路方式（如使用兩個并聯(lián)電容）。如果需要向負載提供大電流瞬變，則需要旁路電容（通常大于1 μF）來優(yōu)化建立時間和降低失真。

（五）電源工作范圍

AD810可在 ±18 V 至約 ±2.5 V 的電源下工作，在 ±2.5 V 電源下，低失真輸出電壓擺幅大于1 V p-p。通過將輸入共模電壓偏置在電源中點，可以實現(xiàn)單電源工作。

（六）失調調零

可以使用一個10 kΩ電位計連接在引腳1和引腳5之間，其抽頭連接到 (+V_{s}) 來調節(jié)反相輸入電流（調節(jié)范圍約為 ±20 μA）。對于閉環(huán)增益大于約5的情況，這種配置可能不足以將輸出失調電壓調節(jié)到零，此時可通過一個大阻值電阻（±5 V電源時為50 kΩ，±15 V電源時為150 kΩ）將電位計抽頭接地，以在高閉環(huán)增益時將輸出調節(jié)到零。

五、應用電路分析

（一）電容性負載驅動

當使用合適的反饋電阻時，AD810可以直接驅動超過1000 pF的電容性負載而不產生振蕩。通過圖50中的曲線選擇電阻值，可以輕松實現(xiàn)小于1 dB的峰值，且不會犧牲太多帶寬。另一種補償大負載電容的方法是在環(huán)路輸出端串聯(lián)一個電阻（(R_{s})），大多數(shù)情況下，小于50 Ω 即可實現(xiàn)極其平坦的增益響應。

（二）視頻線路驅動

AD810在閉環(huán)增益為1或更大時表現(xiàn)出色，在增益為2時，低微分增益和相位誤差以及寬 -0.1 dB帶寬幾乎與電源電壓和負載無關，使其成為優(yōu)秀的視頻線路驅動器。

（三）視頻多路復用器

兩個AD810設備的輸出可以連接在一起形成2:1多路復用器，而不會降低增益響應的平坦度。通過適當?shù)呐渲?，可以實現(xiàn)20 MHz的 -0.1 dB帶寬和10 MHz時77 dB的關斷通道隔離度。同樣，多個AD810設備可以組合形成任意大小的多路復用器，如4:1多路復用器，可用于驅動高阻抗負載，如視頻ADC的輸入。

綜上所述，AD810憑借其高速、低噪聲、低功耗和靈活的工作模式等優(yōu)勢，在視頻系統(tǒng)設計中具有很大的應用價值。但在實際設計過程中，我們需要充分考慮各項設計注意事項，根據(jù)具體的應用場景選擇合適的參數(shù)和電路配置，才能充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。希望這篇文章能為廣大電子工程師在使用AD810進行設計時提供一些有益的參考。