ADA485-1/ADA485- 目录产品特性... 1 应用... 1 概述... 1 典型应用电路... 1 修订历史... 规格... 3 ±5 V 电源 V 电源 V 电源... 5 绝对最大额定值... 7 热阻... 7 最大功耗... 7 ESD 警告...

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1 . μv/ C 失调漂移 15 MHz 低功耗 低噪声 轨到轨放大器 ADA485-1/ADA485- 产品特性低输入失调电压 :15 µv( 最大值 ) 低输入失调电压温漂. µv/ C( 典型值 ) 1.5 µv/ C( 最大值 ) 超低电源电流 : 每个放大器 5 µa 额定电源电压 :V S = 3 V 5 V ±5 V 高速性能 3 db 带宽 :15 MHz 压摆率 :16 V/µs.1% 建立时间 :35 ns 轨到轨输出输入共模范围 : V S.1 V 至 +V S 1 V 低噪声 :5.9 nv/ Hz (1 khz);.6 pa/ Hz (1 khz) 低失真 : 1 dbc/ 16 dbc HD/HD3 (1 khz) 低输入偏置电流 :47 na( 典型值 ) 动态功耗调节开启时间 :3 µs( 最大值, 完全建立 ) 小型封装 6 引脚 SC7 6 引脚 SOT-3 和 8 引脚 MSOP 应用高分辨率 高精度模数转换器 (ADC) 驱动器电池供电仪器仪表微功耗有源滤波器便携式 POS 终端机有源 RFID 读卡器光电倍增管 ADC 基准电压缓冲器 概述 ADA485-1/ADA485- 是高速电压反馈 轨到轨输出放大器, 具有 5 µa 的极低静态电流, 是低功耗 高分辨率数据转换系统的理想选择 尽管功耗很低, 但这些器件仍能提供出色的整体性能 它们在 +1 增益下具有 15 MHz 高带宽 16 V/µs 高压摆率和 15 µv 低输入失调电压最大值 关断引脚允许将静态电源电流进一步降低至.9 µa 对于电源敏感型应用, 关断模式可提供极快的开启时间, 为 3 µs 它可在两次 ADC 采样之间关断放大器, 从而允许用户动态管理放大器功耗 V TO V REF 5V REF ADR V ADA485-1/ ADA485- 典型应用电路 +7.5V ADA485-1/ ADA485- R3 Ω C1.7nF C 1µF C3.1µF IN+ IN REF VDD AD798 GND C4 1nF VDD 图 1. 采用 ADA485-1/ADA485- 驱动 AD798 ADI 公司专有的超快速互补双极性 (XFCB) 工艺可实现低电压和低电流噪声 (5.9 nv/ Hz,.6 pa/ Hz) ADA485-1/ ADA485- 采用 ±1.5 V 至 ±5 V 宽范围电源电压以及 3 V 和 5 V 单电源供电, 是高速 低功耗仪器仪表的理想选择 ADA485-1 提供 6 引脚 SOT-3 和 6 引脚 SC7 两种封装 ADA485- 提供 8 引脚 MSOP 封装 这些放大器的额定工作温度范围为 4 C 至 +15 C 工业温度范围 AMPLITUDE (db) INPUT FREQUENCY = 1kHz SNR = 89.4dB THD = 14dB SINAD = 89.3dB FREQUENCY (khz) 图. 图 1 中电路配置的 FFT 曲线 表 1. ADA485-1/ADA485- 的配套 ADC 吞吐速率 分辨率 SNR 产品 ADC 功耗 (mw) (MSPS) ( 位 ) (db) AD AD AD AD Rev. A Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 916, Norwood, MA 6-916, U.S.A. Tel: Analog Devices, Inc. All rights reserved. Technical Support ADI 中文版数据手册是英文版数据手册的译文, 敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误,ADI 不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责 如需确认任何词语的准确性, 请参考 ADI 提供的最新英文版数据手册

2 ADA485-1/ADA485- 目录产品特性... 1 应用... 1 概述... 1 典型应用电路... 1 修订历史... 规格... 3 ±5 V 电源 V 电源 V 电源... 5 绝对最大额定值... 7 热阻... 7 最大功耗... 7 ESD 警告... 7 引脚配置和功能描述... 8 典型性能参数... 9 测试电路 工作原理 放大器描述 输入保护 关断操作 噪声考虑因素 应用信息 压摆增强 反馈电阻对频率响应的影响 大信号频率响应中的补偿尖峰 驱动低功耗 高分辨率逐次逼近型寄存器 (SAR) ADC 动态功耗调节... 单端至差分转换... 布局考量... 外形尺寸... 3 订购指南... 4 修订历史 14 年 9 月 修订版 至修订版 A 增加 ADA 通篇更改 特性 部分 概述 部分和表 更改表... 3 更改表 更改表 更改表 6 和图 增加图 6 和表 8; 重新排序... 8 更改图 7 图 8 图 9 图 1 和图 11 的标题... 9 更改图 13 标题 图 14 图 17 和图 更改图 移动图 更改图 增加图 更改图 47 和图 更改 放大器描述 部分 输入保护 部分 关断操作 部分和图 更改 噪声考虑因素 部分和图 更改 反馈电阻对频率响应的影响 部分 大信号频率响应中的补偿尖峰 部分 图 57 和 驱动低功耗 高分辨率逐次逼近型寄存器 (SAR) ADC 部分 更改图 58 动态功耗调节 部分 图 59 和表 1... 更改图 更改 单端至差分转换 部分 表 11 和图 6... 更新 外形尺寸 图 更改 订购指南 部分 年 7 月 修订版 : 初始版 Rev. A Page of 4

3 ADA485-1/ADA485- 规格 ±5 V 电源除非另有说明,V S = ±5 V (T A = 5 C);R F = Ω (G = +1), 否则 R F = 1 kω;r L = kω 接地 所有规格均相对于单个放大器而言 表. 参数 测试条件 / 注释 最小值典型值 最大值 单位 动态性能 3 db 带宽 G = +1, VOUT =. V p-p 1 MHz G = +1, VOUT = V p-p 4 MHz.1 db 平坦度带宽 G = +1, VOUT =. V p-p 18 MHz 压摆率 G = +1, VOUT = V 阶跃 19 V/µs G = +, VOUT = 4 V 阶跃 5 V/µs.1% 建立时间 G = +1, VOUT = V 阶跃 35 ns G = +, VOUT = 4 V 阶跃 78 ns 噪声 / 失真性能谐波失真,HD/HD3 1 fc = khz, VOUT = V p-p 114/ 14 dbc fc = 1 khz, VOUT = V p-p 1/ 18 dbc fc = khz, VOUT = 4 V p-p, G = +1 19/ 143 dbc fc = 1 khz, VOUT = 4 V p-p, G = +1 93/ 13 dbc fc = khz, VOUT = 4 V p-p, G = + 113/ 14 dbc fc = 1 khz, VOUT = 4 V p-p, G = + 96/ 13 dbc 输入电压噪声 f = 1 khz 5. nv/ Hz 输入电压噪声 1/f 转折频率 8 Hz.1 Hz 至 1 Hz 电压噪声 44 nv rms 输入电流噪声 f = 1 khz.7 pa/ Hz 直流性能输入失调电压 µv 输入失调电压漂移 T MIN 至 T MAX,4 σ. 1.5 µv/ C 输入偏置电流 55 8 na 输入失调电流.1 5 na 开环增益 VOUT = 4. V 至 +4. V db 输入特性输入电阻共模 5 MΩ 差模 6 kω 输入电容 1 pf 输入共模电压范围 V 共模抑制比 VIN, CM = 4. V 至 +4. V db SHUTDOWN 引脚 E SHUTDOWN 电压 低 关断 < 1.3 V 高 使能 >.9 V SHUTDOWN 电流低 关断 195 na 高 使能 na 关闭时间 SHUTDOWN 的 5% 至已使能静态电流的 µs 1% 以下 开启时间 SHUTDOWN A 的 5% 至最终 A V OUT 的 9% 以上 3 µs 输出特性输出过驱恢复时间 ( 上升 / 下降沿 ) VIN = +6 V 至 6 V,G = + 95/1 ns 输出电压摆幅 RL = kω V Rev. A Page 3 of 4

4 ADA485-1/ADA485- 参数 测试条件 / 注释 最小值典型值 最大值 单位 短路电流 吸电流 / 源电流 85/73 ma 线性输出电流 <1% THD(1 khz,v OUT = V p-p) ±58 ma 关断隔离 V IN =.5 V p-p,f = 1 MHz,SHUTDOWN = V S 41 db E 容性负载驱动 3% 过冲 15 pf 电源 工作范围.7 1 V 每个放大器的静态电流 使能 µa ASHUTDOWNA = VS µa 电源抑制比 正 +VS = 3 V 至 5 V, VS = 5 V db 负 +VS = 5 V, VS = 3 V 至 5 V 1 1 db 1 f C 为基波频率 保证符合要求, 但未经测试 5 V 电源除非另有说明,V S = 5 V (T A = 5 C);R F = Ω (G = +1), 否则 R F = 1 kω;r L = kω 至中间电源 所有规格均相对于单个放大器 而言 表 3. 参数 测试条件 / 注释 最小值 典型值 最大值 单位 动态性能 3 db 带宽 G = +1, VOUT =. V p-p 15 MHz G = +1, VOUT = V p-p 35 MHz.1 db 平坦度带宽 G = +1, VOUT =. V p-p MHz 压摆率 G = +1, VOUT = V 阶跃 16 V/µs G = +, VOUT = 4 V 阶跃 V/µs.1% 建立时间 G = +1, VOUT = V 阶跃 35 ns G = +, VOUT = 4 V 阶跃 8 ns 噪声 / 失真性能谐波失真,HD/HD3 1 fc = khz, VOUT = V p-p 114/ 135 dbc fc = 1 khz, VOUT = V p-p 1/ 16 dbc fc = khz, G = +, VOUT = 4 V p-p 17/ 143 dbc fc = 1 khz, G = +, VOUT = 4 V p-p 9/ 13 dbc 输入电压噪声 f = 1 khz 5.9 nv/ Hz 输入电压噪声 1/f 转折频率 8 Hz.1 Hz 至 1 Hz 电压噪声 54 nv rms 输入电流噪声 f = 1 khz.6 pa/ Hz 直流性能输入失调电压 9 15 µv 输入失调电压漂移 T MIN 至 T MAX,4 σ. 1.5 µv/ C 输入偏置电流 47 7 na 输入失调电流.4 na 开环增益 VOUT = 1.5 V 至 3.75 V db 输入特性输入电阻共模 5 MΩ 差模 6 kω 输入电容 1 pf 输入共模电压范围.1 +4 V 共模抑制比 VIN, CM = 1.5 V 至 3.75 V db Rev. A Page 4 of 4

5 ADA485-1/ADA485- 参数 测试条件 / 注释 最小值 典型值 最大值 单位 SHUTDOWN 引脚 SHUTDOWN 电压低 关断 <1.5 V 高 使能 >1.9 V SHUTDOWN 电流低 关断 74 na 高 使能 1 na 关闭时间 SHUTDOWN 的 5% 至已使能静态电流的 1% 以下 µs 开启时间 SHUTDOWN A 的 5% 至最终 A V OUT 的 9% 以上 3 4 µs 输出特性过驱恢复时间 ( 上升 / 下降沿 ) VIN = 1 V 至 +6 V,G = + 13/145 ns 输出电压摆幅 RL = kω V 短路电流 吸电流 / 源电流 73/63 ma 线性输出电流 <1% THD(1 khz,v OUT = V p-p) ±47 ma 关断隔离 V IN =.5 V p-p,f = 1 MHz,SHUTDOWN = V S 41 db 容性负载驱动 3% 过冲 15 pf 电源 工作范围.7 1 V 每个放大器的静态电流 使能 5 5 µa ASHUTDOWN = VS.9 4 µa 电源抑制比 正 +V S = 1.5 V 至 3.5 V, V S =.5 V 1 1 db 负 +V S =.5 V, V S = 1.5 V 至 3.5 V 1 16 db 1 f C 为基波频率 保证符合要求, 但未经测试 3 V 电源除非另有说明,V S = 3 V (T A = 5 C);R F = Ω (G = +1), 否则 R F = 1 kω;r L = kω 至中间电源 所有规格均相对于单个放大器 而言 表 4. 参数 测试条件 / 注释 最小值典型值 最大值 单位 动态性能 3 db 带宽 G = +1, VOUT =. V p-p 95 MHz G = +1, VOUT = 1 V p-p, +VS = V, VS = 1 V 3 MHz.1 db 平坦度带宽 G = +1, VOUT =. V p-p 35 MHz 压摆率 G = +1,V OUT = 1 V 阶跃,+V S = V, V S = 1 V 85 V/µs.1% 建立时间 G = +1,V OUT = 1 V 阶跃 41 ns 噪声 / 失真性能谐波失真,HD/HD31 fc = khz, VOUT = 1 V p-p, +VS = V, VS = 1 V 13/ 143 dbc fc = 1 khz, VOUT = 1 V p-p, +VS = V, VS = 1 V 17/ 133 dbc 输入电压噪声 f = 1 khz 6.3 nv/ Hz 输入电压噪声 1/f 转折频率 8 Hz.1 Hz 至 1 Hz 电压噪声 55 nv rms 输入电流噪声 f = 1 khz.8 pa/ Hz Rev. A Page 5 of 4

6 ADA485-1/ADA485- 参数 测试条件 / 注释 最小值典型值 最大值 单位 直流性能 输入失调电压 7 15 µv 输入失调电压漂移 T MIN 至 T MAX,4 σ. 1.5 µv/ C 输入偏置电流 na 输入失调电流.5 na 开环增益 V OUT = 1.1 V 至 1.9 V 1 17 db 输入特性输入电阻共模 5 MΩ 差模 6 kω 输入电容 1 pf 输入共模电压范围.1 + V 共模抑制比 V IN, CM =.5 V 至 V db SHUTDOWN 引脚 SHUTDOWN 电压低 关断 <.7 V 高 使能 >1.1 V SHUTDOWN 电流 低 关断 3 na 高 使能 6.4 na 关闭时间 SHUTDOWN 的 5% 至已使能静态电流的 1% 以下 µs 开启时间 SHUTDOWN 的 5% 至最终 V OUT 的 9% 以上 7 8 µs 输出特性输出过驱恢复时间 ( 上升 / 下降沿 ) V IN = 1 V 至 +4 V,G = + 135/175 ns 输出电压摆幅 R L = kω..98 V 短路电流 吸电流 / 源电流 65/47 ma 线性输出电流 <1% THD(1 khz,v OUT = 1 V p-p) ±4 ma 关断隔离 V IN =.5 V p-p,f = 1 MHz,SHUTDOWN = V S 41 db 容性负载驱动 3% 过冲 15 pf 电源 工作范围.7 1 V 每个放大器的静态电流 使能 µa SHUTDOWN = VS µa 电源抑制比 正 +V S = 1.5 V 至 3.5 V, V S = 1.5 V db 负 +V S = 1.5 V, V S = 1.5 V 至 3.5 V db 1 f C 为基波频率 保证符合要求, 但未经测试 Rev. A Page 6 of 4

7 绝对最大额定值 表 5. 参数 额定值 电源电压 11 V 功耗 参见图 3 共模输入电压 V S.7 V 至 +V S +.7 V 差分输入电压 ±1 V 存储温度范围 65 C 至 +15 C 工作温度范围 4 C 至 +15 C 引脚温度 ( 焊接,1 秒 ) 3 C 结温 15 C 注意, 等于或超出上述绝对最大额定值可能会导致产品永久性损坏 这只是额定最值, 并不能以这些条件或者在任何其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下, 推断产品能否正常工作 长期在超出最大额定值条件下工作会影响产品的可靠性 热阻 θ JA 针对最差条件, 即器件以表贴封装焊接在电路板上 表 6 列出了 ADA485-1/ADA485- 的 θ JA 表 6. 热阻封装类型 θja 单位 6 引脚 SC7 3.6 C/W 6 引脚 SOT C/W 8 引脚 MSOP 13.8 C/W 最大功耗 ADA485-1/ADA485- 的最大安全功耗受限于相应的芯片结温 (T J ) 的升高幅度 达到玻璃化转变温度 15 C 左右时, 塑料的特性发生改变 即使只是暂时超过这一温度限值也会改变封装对芯片作用的应力, 从而永久性地转变 ADA485-1/ADA485- 的参数性能 长时间超过 175 C 的结温会导致芯片器件出现变化, 因而可能造成性能下降或功能丧失 封装的功耗 (P D ) 为静态功耗与芯片中 ADA485-1/ADA485- 的输出负载驱动所导致的功耗之和 ADA485-1/ADA485- 而静态功耗则为电源引脚之间的电压 (V S ) 乘以静态电流 (I S ) PD = 静态功耗 + ( 总驱动功耗 负载功耗 ) VS V OUT VOUT PD = ( VS IS ) + R L RL 应当考虑 RMS 输出电压 如果 R L 以 V S 为基准, 如同在单电源供电情况下, 则总驱动功耗为 V S I OUT 如果均方根信号电平未定, 应考虑最差情况, 即 R L 接中间电源电压, V OUT = V S /4 ( ) ( VS / 4) PD = VS IS + RL 单电源供电且 R L 以 V S 为基准时, 最差情况为 V OUT = V S / 气流可增强散热, 从而有效降低 θ JA 此外, 更多金属直接与金属走线的封装引脚 裸露焊盘 通孔 接地和电源层接触, 这同样可降低 θ JA 图 3 显示 4 层 JEDEC 标准板上封装最大安全功耗与环境温度之间的关系 θ JA 值均为近似值 MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) ESD 警告 6-LEAD SOT-3 6-LEAD SC7 8-LEAD MSOP AMBIENT TEMPERATURE ( C) 图 3. 4 层板最大功耗与温度的关系 ESD( 静电放电 ) 敏感器件 T J = 15 C 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电 尽管本产品具有专利或专有保护电路, 但在遇到高能量 ESD 时, 器件可能会损坏 因此, 应当采取适当的 ESD 防范措施, 以避免器件性能下降或功能丧失 Rev. A Page 7 of 4

8 E ADA485-1/ADA485- 引脚配置和功能描述 ADA485-1 ADA485-1 V OUT 1 6 +V S V OUT 1 6 +V S V S 5 SHUTDOWN V S 5 SHUTDOWN +IN 3 4 IN IN 3 4 IN 图 4. 6 引脚 SC7 的引脚配置 图 5. 6 引脚 SOT-3 的引脚配置 表 7. ADA485-1 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 说明 1 VOUT 输出 VS 负电源 3 +IN 同相输入 4 IN 反相输入 5 关断 低电平有效关断 6 +VS 正电源 V OUT1 1 IN1 +IN1 3 V S 4 ADA V S 7 V OUT 6 IN 5 +IN 图 6. 8 引脚 MSOP 的引脚配置 表 8. ADA485- 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 说明 1 VOUT1 输出 1 IN1 反相输入 1 3 +IN1 同相输入 1 4 VS 负电源 5 +IN 同相输入 6 IN 反相输入 7 VOUT 输出 8 +VS 正电源 Rev. A Page 8 of 4

9 ADA485-1/ADA485- 典型性能参数除非另有说明,R L = kω 其中,G = +1,R F = Ω 图 7. 不同增益下的小信号频率响应 图 1. 不同增益下的大信号频率响应 图 8. 不同温度下的小信号频率响应 图 11. 不同温度下的大信号频率响应 图 9. 不同电源电压下的小信号频率响应 图 1. 不同输出电压下的频率响应 Rev. A Page 9 of 4

10 ADA485-1/ADA485- CLOSED-LOOP GAIN (db) V IN = mv p-p G = +1 R L = kω 6 C L = 15pF C L = 1pF 9 C L = 5pF C L = pf C L = 15pF, R S = 6Ω FREQUENCY (MHz) 图 13. 不同容性负载下的小信号频率响应 ( 见图 44) CLOSED-LOOP GAIN (db) G = +1 R L = kω V OUT = mv p-p FREQUENCY (MHz) 图 16. 小信号.1 db 带宽 DISTORTION (dbc) V S = ±5V, V OUT = 4V p-p HD, G = +1 HD, G = + HD3, G = + DISTORTION (dbc) V S = ±5V, V OUT = V p-p, V OUT = V p-p V S = +V/ 1V, V OUT = 1V p-p HD HD V S = +V/ 1V HD V S = ±5V HD3 V S = +V/ 1V HD3, G = FREQUENCY (khz) HD3 15 HD3 V S = ±5V FREQUENCY (khz) 图 14. 不同增益下失真与频率的关系 图 17. 不同电源下失真与频率的关系,G = +1 TOTAL HARMONIC DISTORTION (db) V IN, CM = V G = +1 R L = kω INPUT COMMON-MODE VOLTAGE UPPER LIMIT (+V S 1V) V IN = 1MHz V IN = 1kHz V IN = 1kHz OUTPUT VOLTAGE (V peak) 图 15. 不同频率下的总谐波失真与输出电压的关系 DISTORTION (dbc) V S = ±5V, V OUT = 4V p-p, V OUT = 4V p-p V S = +V/ 1V, V OUT = 1V p-p HD V S = +V/ 1V HD 14 HD3 15 HD3 V S = ±5V FREQUENCY (khz) HD V S = ±5V 图 18. 失真与频率的关系,G = + HD3 V S = +V/ 1V Rev. A Page 1 of 4

11 ADA485-1/ADA485- VOLTAGE NOISE (1nV/Hz) CURRENT NOISE (pa/hz) V S = +.5V G = k 1k 1k 1M 1M 1M FREQUENCY (Hz) k 1k 1k FREQUENCY (Hz) 1M 1M 图 19. 电压噪声与频率的关系 图. 电流噪声与频率的关系 ( 见图 45) AMPLITUDE (nv) AVERAGE NOISE = 54nV rms TIME (Seconds) 图..1 Hz 至 1 Hz 电压噪声 QUIESCENT SUPPLY CURRENT (µa) V S = ±5V 55 5 V S = ±1.5V TEMPERATURE ( C) 图 3. 不同电源下静态电源电流与温度的关系 图 1. CMRR PSRR 与频率的关系 图 4. 正向 / 关断隔离与频率的关系 Rev. A Page 11 of 4

12 ADA485-1/ADA485- 图 5. 输入失调电压分布图 图 8. 输入失调电压漂移分布图 UNITS 15 3 UNITS INPUT OFFSET VOLTAGE (µv) INPUT OFFSET VOLTAGE (µv) INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) TEMPERATURE ( C) 图 6. 输入失调电压与输入共模电压的关系 图 9. 输入失调电压与温度的关系 INPUT BIAS CURRENT (na) V S = ±5V V S = ±1.5V TEMPERATURE ( C) 图 7. 不同电源下输入偏置电流与温度的关系 ( 见图 46) INPUT BIAS CURRENT (na) 4 45 I B 5 I B+ 55 INPUT OFFSET CURRENT INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) 图 3. 输入偏置电流和输入失调电流与输入共模电压的关系 INPUT OFFSET CURRENT (na) Rev. A Page 1 of 4

13 ADA485-1/ADA G = +1 V OUT = mv p-p V S = ±5V, V IN, CM = V, V OUT = V p-p, V IN, CM = V, V OUT = V p-p G = +1 OUTPUT VOLTAGE (mv) 5 5 V S = ±1.5V OUTPUT VOLTAGE (V) V S = ±5V TIME (ns) V S = ±1.5V, V IN, CM =.5V, V OUT = 1V p-p TIME (ns) 图 31. 不同电源下的小信号瞬态响应,G = +1 图 34. 不同电源下的大信号瞬态响应,G = V IN G = V IN G = + INPUT AND OUTPUT VOLTAGE (V) 1 1 V OUT INPUT AND OUTPUT VOLTAGE (V) V OUT TIME (ns) 图 3. 输入过驱恢复时间,G = TIME (ns) 图 35. 输出过驱恢复时间,G = OPEN-LOOP GAIN (db) PHASE GAIN OPEN-LOOP PHASE (Degrees) 16 图 33..1% 建立时间 k 1k 1k 1M 1M 1M FREQUENCY (Hz) 图 36. 开环增益和相位裕量 Rev. A Page 13 of 4

14 ADA485-1/ADA485- 图 37. 不同温度下的开启响应时间 ( 见图 47) 图 39. 不同电源电压下的开启响应时间 ( 见图 47) 图 38. 不同温度下的关断响应时间 ( 见图 48) 图 4. 不同电源电压下的关断响应时间 ( 见图 48) Rev. A Page 14 of 4

15 ADA485-1/ADA SHUTDOWN THRESHOLD (V) DEVICE ENABLED 4 C +5 C DEVICE DISABLED +15 C SUPPLY VOLTAGE FROM GROUND (V) E 图 41. 不同温度下的 SHUTDOWN 阈值与接地电源电压的关系 CROSSTALK (db) AMP TO AMP AMP1 TO AMP FREQUENCY (MHz) 图 43. 串扰与频率的关系 (MSOP) CHANGE IN INPUT OFFSET VOLTAGE (µv) OIL BATH TEMPERATURE 6 UNITS, SOLDERED TO PCB TEMPERATURE ( C) TIME (Hours) 图 4. 长期 V OS 漂移 Rev. A Page 15 of 4

16 ADA485-1/ADA485- 测试电路 +.5V V OUT 图 44. 输出容性负载行为测试电路 ( 见图 13).5V.5V.5V SHUTDOWN + 5V kω 图 47. 开启响应测试电路 ( 见图 37 和图 39) 图 45. 电流噪声测试电路 ( 见图 ) 图 48. 关断响应测试电路 ( 见图 38 和图 4) +Ib Ib 图 46. 输入偏置电流温度测试电路 ( 见图 7) Rev. A Page 16 of 4

17 E ADA485-1/ADA485- 工作原理放大器描述 ADA485-1/ADA485- 的带宽为 15 MHz, 压摆率为 16 V/µs 它们折合到输入的电压噪声仅为 5.9 nv/ Hz ADA485-1/ ADA485- 工作电压范围为.7 V 至 1 V,V S = 5 V 时功耗仅为 5 µa 电源范围下限允许 3 V 电源具有 1% 的变化 这些放大器为单位增益稳定型, 独特的输入结构使其输入 1/f 噪声极低 ADA485-1/ADA485- 采用压摆增强架构, 如图 49 所示 压摆增强电路检测两个输入端之间的绝对差 然后, 它会调制输入级的尾电流 I TAIL, 提升压摆率 该架构支持更高的压摆率和快速建立时间, 具有低静态电流和低噪声特性 V S TO DETECT ABSOLUTE VALUE SLEW ENHANCEMENT CIRCUIT I TAIL 1 ma 以下 根据预期的差分过压情况, 选择适当大小的串联输入电阻来提供所需的保护 如果输入电压比正电源电压高.7 V 以上, 或者比负电源电压低.7 V 以上,ESD 箝位二极管就会导通 预期会发生过压情况时, 必须将输入电流限制在 1 ma 以下 关断操作图 51 所示为 ADA485-1 的关断电路 为了保持关断模式下的极低电源电流, 未提供任何内部上拉电阻 ; 因此, 必须从外部将 SHUTDOWN 引脚驱动至高电平或低电平, 并且不能悬空 将 SHUTDOWN 引脚拉至中间电源以下 1 V 或更多时, 器件关断, 电源电流下降至大约.9 µa( 电源电压为 5 V) 当一个放大器关断时, 其输出端进入高阻抗状态 输出阻抗随着随着频率增加而下降 关断模式下, 可在 1 khz 实现 6 db 正向隔离 ( 见图 4) +V S V IN+ V IN.R +IN/+INx 1.1V ESD IN/ INx INPUT STAGE 图 49. 压摆增强电路输入保护 ADA485-1/ADA485- 提供全面的 ESD 保护, 在 ±3.5 kv 的人体模型 ESD 事件和 ±1.5 kv 的充电器模型事件影响下, 性能无明显降低 精密输入端受到一个 ESD 网络的保护, 该 ESD 网络位于电源与输入器件对上的箝位二极管之间, 如图 5 所示 +V S +IN/+INx ESD ESD V S BIAS ESD ESD TO THE REST OF THE AMPLIFIER 图 5. 输入级与保护二极管 IN/ INx V S 1.8R TO ENABLE AMPLIFIER 图 51. 关断电路 ESD SHUTDOWN SHUTDOWN 引脚受 ESD 箝位二极管保护, 如图 51 所示 超过电源电压的电压会导致这些二极管导通 为了保护 SHUTDOWN 引脚, 必须确保此引脚的输入电压不得高于正电源电压.7 V 以上, 或者低于负电源电压.7 V 以下 预期会发生过压情况时, 必须采用串联电阻将输入电流限制在 1 ma 以下 表 9 总结了各种电源电压条件下关断和使能模式的阈值电压 表 9. 关断和使能模式的阈值电压 模式 +3 V +5 V ±5 V +7 V/ V 使能 >+1.1 V >+1.9 V >.9 V >+1.5 V 关断 <+.7 V <+1.5 V < 1.3 V <+1.5 V 当室温下的差分电压约超过 1. V 15 C 下约超过.8 V 时, 箝位二极管开始导通 如果输入引脚上必须持续存在很大的差分电压, 则必须将流经输入箝位二极管的电流限制在 Rev. A Page 17 of 4

18 ADA485-1/ADA485- 噪声考虑因素图 5 说明了典型增益配置的主要噪声贡献因素 总输出噪 声 (v n_out ) 是所有噪声贡献的和方根 v n_rg = 4kTR G R G i n R F v n v n_rf = 4kTR F + v n_out 图 53 显示放大器引起的总折合到输入 (RTI) 噪声与源阻抗的关系 注意, 放大器的输入电压噪声为 5.9 nv/ Hz, 输入电流噪声为.6 pa/ Hz 时, 用.6 kω 至 47 kω 源阻抗会使放大器的噪声相对较小 ADI 公司的硅锗 (SiGe) 双极性工艺让 ADA485-1/ADA485- 实现 5.9 nv/ Hz 低噪声成为可能 相比电源电流范围为几百 ma 的类似低功耗放大器, 此噪声性能得到了极大的改善 v n_rs = 4kTR S R S i n+ 图 5. 典型连接的噪声源 TOTAL NOISE SOURCE RESISTANCE NOISE AMPLIFIER NOISE 输出噪声频谱密度的计算公式如下 : v n _ out = R F [ 4kTRs + i R + v ] + 4kTR i R R F 4kTRF n+ S n G + n F R G R G 其中 : k 为波尔兹曼常数 T 表示绝对温度 ( 单位 K) R F 和 R G 为反馈网络电阻, 如图 5 所示 R S 为源阻抗, 如图 5 所示 i n+ 和 i n 表示放大器输入电流噪声频谱密度 pa/ Hz v n 表示放大器输入电压噪声频谱密度 nv/ Hz RTI NOISE (nv/hz) 1 1 SOURCE RESISTANCE = 47kΩ SOURCE RESISTANCE =.6kΩ 1 1 1k 1k 1k 1M SOURCE RESISTANCE (Ω) 图 53. RTI 噪声与源阻抗的关系 源阻抗噪声 放大器输入电压噪声 (v n ) 和放大器输入电流噪声产生的电压噪声 (i n + R S ) 均受噪声增益项 (1 + R F /R G ) 的影响 Rev. A Page 18 of 4

19 ADA485-1/ADA485- 应用信息压摆增强 ADA485-1/ADA485- 集成内部压摆增强电路, 可随反馈 误差电压上升而增加压摆率 该电路允许放大器更快建立大阶跃响应, 如图 54 所示 这在将多个输入信号进行多路复用处理的 ADC 应用中尤为有用 压摆增强还会影响大信号频率响应, 即更大的输入信号会导致峰值略微增加, 如图 55 所示 G = +1 R L = kω V OUT = V p-p NORMALIZED GAIN (db) G = + R L = kω V IN = mv p-p R F =.6kΩ R F = 4.99kΩ R F = 1kΩ R F =.6kΩ, C F = 1pF R F = 4.99kΩ, C F = 1pF OUTPUT VOLTAGE (V) V OUT = 1V p-p V OUT = 5mV p-p 6 1k 1M 1M 1M FREQUENCY (Hz) 图 56. 选定 R F 数值下的频率响应峰值大信号频率响应中的补偿尖峰在高频下, 压摆增强电路会使大信号频率响应的峰值增加 图 56 显示反馈电容对小信号响应的影响, 而图 57 显示的是同样的技巧对降低大信号响应中的峰值也同样有效 NORMALIZED GAIN (db) G = +1 R L = kω TIME (ns) 图 54. 选定输出阶跃条件下的阶跃响应 V IN = V p-p V IN = mv p-p V IN = 63mV p-p V IN = 4mV p-p 6 1k 1M 1M 1M FREQUENCY (Hz) V IN = 1mV p-p 图 55. 随信号电平变化而改变的频率响应峰值,G = +1 反馈电阻对频率响应的影响放大器输入电容和反馈电阻形成极点 ; 该极点对于较大值的反馈电阻而言, 会降低相位裕量, 并增加频率响应中的峰值 图 56 显示放大器配置为 + 增益时, 选定反馈电阻 (R F ) 的峰值 图 56 显示如何通过在放大器反馈电阻两端接一个小数值电容来缓解峰值问题 NORMALIZED GAIN (db) G = + R L = kω V IN = 63mV p-p R F =.6kΩ, C F = pf R F = 1kΩ, C F = pf R F =.6kΩ, C F =.7pF R F = 1 kω, C F = pf 15 1k 1M 1M 1M FREQUENCY (Hz) 图 57. 应对大信号频率响应中的峰值问题 驱动低功耗 高分辨率逐次逼近型寄存器 (SAR) ADC ADA485-1/ADA485- 非常适合驱动低功耗 高分辨率 SAR ADC ADA485-1/ADA485- 的 5.9 nv/ Hz 输入电压噪声和轨到轨输出级有助于最大程度减少大输出电平失真 由于具有 5 μa 低功耗性能, 放大器的功耗性能可比拟低功耗 SAR ADC 通常这些器件的功耗范围为 μw 到较低的 mw 此外,ADA485-1/ADA485- 支持单电源配置 ; 它们的输入共模范围扩展至负电源以下.1 V, 以及正电源以下 1 V Rev. A Page 19 of 4

20 ADA485-1/ADA485- 图 58 表示典型 16 位单电源应用 ADA485-1/ADA485- 驱 动 AD798, 后者是一款 16 位 1 MSPS SAR ADC, 采用低 功耗配置 AD798 采用.5 V 电源, 支持 V 至 V REF 输入 本例中,ADR435 提供 5 V 基准电压 ADA485-1/ADA485- 用作 AD798 的驱动器, 以及 ADR435 的参考缓冲器 R3 和 C1 组成的低通滤波器可降低 ADC 输入端的噪声 ( 见图 58) 在较低频率的应用中, 设计人员可降低滤波器的转折频率, 消除额外噪声 V TO V REF 5V REF ADR V ADA485-1/ ADA V ADA485-1/ ADA485- R3 Ω C1.7nF C 1µF C3.1µF IN+ IN REF VDD AD798 GND C4 1nF 图 58. 采用 ADA485-1/ADA485- 驱动 AD798 VDD 在此配置中,ADA485-1/ADA485- 静态功耗为 7. mw 1 khz 信号下, 整个系统中测得的信噪比 (SNR) 总谐波失真 (THD) 以及信纳比 (SINAD) 分别为 89.4 db 14 dbc 和 89.3 db, 相当于在 1 khz 下具有 14.5 个有效位数 (ENOB), 这与 AD798 性能相符 表 1 显示此设置在选定输入频率下的性能 动态功耗调节 SAR ADC 比如 AD798 的优势之一, 是它的功耗随采样速率而变 这种功率调节能力使得 SAR ADC 极为高效, 尤其是工作在低采样频率下 然而, 与 SAR ADC 一同使用的 ADC 驱动器功耗一般是恒定的, 无论采样频率如何 图 59 展示了一种方法, 通过这种方法,ADC 驱动器的静态功耗可根据系统采样速率进行动态调节 通过向 ADC 的转 换开始 t (CNV) 引脚和 ADA485-1 的 SHUTDOWN 引脚提供按正确时序对齐的信号, 两个器件可工作在最佳效率 V IN ADA485-1 OPTIONAL BUFFER +6V +5V +.5V Ω.7nF REF AD798 GND VDD CNV 图 59. ADA485-1/AD798 电源管理电路.1µF TIMING GENERATOR 图 6 表示 ADA485-1 和 AD798 功率调整的相对信号时序 为了防止 ADC 性能下降,ADA485-1 必须在 CNV 引脚激活前具有完全建立的输出信号 本例中, 放大器在 CNV 信号上升沿 3 µs 之前切换到全功率模式 3 µs 是滤波放大器输出完全建立至 16 位所需的最短时间 ADA485-1 的 SHUTDOWN 引脚在两次采样之间的 ADC 输入未激活期间拉至低电平 V S = 5 V 时, 放大器静态电流通常会在.9 µs 内下降至正常工作值的 1% 而在关断模式下,ADA485-1 输出高阻抗 图 1. 驱动 AD798 至单端时, 选定输入频率下的系统性能 ADC 驱动器 基准电压源缓冲器 结果 输入频率 (khz) 电源电压 (V) 增益 电源电压 (V) 增益 SNR (db) THD (dbc) SINAD (db) ENOB Rev. A Page of 4

21 ADA485-1/ADA485- SAMPLING FREQUENCY = 1kHz t S = 1µs ADC MODE ACQUISITION CONVERSION ACQUISITION CONVERSION ACQUISITION CONVERSION CNV ADA485-1 SHUTDOWN POWERED ON SHUTDOWN POWERED ON SHUTDOWN POWERED ON SHUTDOWN t AMP, ON MINIMUM POWERED ON TIME = 3µs 3µs 3µs ADA485-1 OUTPUT V f1 V f V f3 t f1 t TURNOFF1 t f t TURNOFF t f3 t TURNOFF 图 6. 时序波形 图 61 显示 ADA485-1 带与不带功率调节时的静态功耗 无功率调节时,ADA485-1 功耗恒定, 无论采样频率如何, 如等式 1 所示 PQ = IQ VS (1) 采用功率调节时, 静态功耗与放大器导通时间 t AMP, ON 和采样时间 t S 的比值成正比 : 因此, 通过在两次连续采样之间动态切换 ADA485-1 的关断模式与全功率模式, 驱动器的静态功耗便能随采样速率而调节 QUIESCENT POWER CONSUMPTION (µw) AMPLIFIER CONDITIONS ADA485-1, 6V SINGLE SUPPLY V IN = 4.7V p-p (.5dBFS) f IN = 1Hz ON TIME = 3µs ADA485-1 CONTINUOUSLY ON ADA485-1 ON TIME = 3µs AD798 (ADC) k 1k 1k 1M ADC SAMPLING FREQUENCY (Hz/s) 图 61. ADA485-1 静态功耗与 ADC 采样频率的关系 Rev. A Page 1 of 4

22 ADA485-1/ADA485- 单端至差分转换大多数高分辨率 ADC 提供差分输入, 降低共模噪声和谐波失真 因此, 有必要使用放大器将单端信号转换为差分信号, 驱动 ADC 用户可通过两种常见方法实现单端信号至差分信号的转换 : 使用差分放大器, 或者如图 6 所示配置两个放大器 使用差分放大器可获得更好的性能, 而采用双运算放大器解决方案的系统成本更低 ADA485-1/ADA485- 解决了在两种方法间进行选择的两难问题, 同时具备每一种方法的优点 这些器件的低谐波失真 低失调电压以及低偏置电流意味着它们能提供相当于高分辨率 ADC 的差分输出性能 图 6 显示 ADA485-1/ADA485- 如何将单端信号转换为差分输出 第一个放大器增益配置为 +1, 其输出随后进行反转, 产生互补信号 随后, 差分输出驱动 AD798 一个 18 位 1 MSPS SAR ADC 若要进一步降低噪声, 用户可降低 R1 和 R 值 然而, 需注意, 这样做会导致功耗增加 ADC 驱动器的低通滤波器限制进入 ADC 的噪声 整个系统针对 1 khz 信号的测量 SNR THD 和 SINAD 分别为 93 db 113 dbc 和 93 db 这相当于在 1 khz 下具有 15.1 ENOB, 与 AD798 性能相当 表 11 显示此设置在选定输入频率下的性能 图 11. 驱动 AD798 至差分时, 选定输入频率下的系统性能 结果 输入频率 (khz) SNR (db) THD (dbc) SINAD (db) ENOB 布局考量为了确保最佳性能, 务必充分注意电路板布局布线 信号布线 电源旁路和接地问题 接地层 ADA485-1/ADA485- 的输入和输出端周围及下方区域应避免接地 接地层与器件输入和输出焊盘之间的杂散电容会损害高速放大器的性能 反相输入端的杂散电容和放大器输入电容会降低相位裕度, 导致器件不稳定 输出端的杂散电容会在反馈环路中产生一个极点, 从而降低相位裕度, 并导致电路变得不稳定 电源旁路电源旁路对于确保 ADA485-1/ADA485- 的性能至关重要 将电容从每个电源引脚并联接地最有效 数值较小的陶瓷电容可提供更好的高频响应, 数值较大的陶瓷电容则能提供更好的低频性能 并联不同值和尺寸的电容有助于确保电源引脚在较宽的频率范围内都具有较低的交流阻抗, 这对于最大程度地降低耦合到放大器的噪声非常重要, 特别是当放大器 PSRR 开始滚降时, 因为旁路电容有助于减小 PSRR 性能的降幅 值最小的电容应放在电路板上与放大器相同的一侧, 并且尽可能靠近放大器电源引脚 电容的接地端直接连接到接地层即可 建议使用 58 尺寸的.1 μf 陶瓷电容 58 尺寸可提供低串联电感和出色的高频性能 将一个 1 µf 电解质电容与该.1 µf 电容并联 根据电路参数不同, 有时增加一些电容可以提高电路性能 每个电路均不相同, 为实现最佳性能, 应当具体情况具体分析 R3 Ω +5V C4.1µF VDD ADA485-1/ ADA485- V IN +.5V +7.5V +.5V R1 1kΩ C1.1µF R 1kΩ +7.5V R4 Ω ADA485-1/ ADA485- C.7nF C3.7nF IN+ REF VDD AD798 IN 图 6. 采用 ADA485-1/ADA485- 驱动 AD798 Rev. A Page of 4

23 ADA485-1/ADA485- 外形尺寸 PIN 1 INDICATOR BSC 4.95 BSC MAX.95 MIN. MAX.8 MIN.15 MAX.5 MIN.5 MAX.3 MIN SEATING PLANE BSC COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-178-AB A 图 引脚小型晶体管封装 [SOT-3] (RJ-6) 图示尺寸单位 :mm BSC.65 BSC MAX COPLANARITY SEATING PLANE..8 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-3-AB A 图 引脚塑封表贴封装 [SC7] (KS-6) 尺寸单位 : 毫米 Rev. A Page 3 of 4

24 ADA485-1/ADA PIN 1 IDENTIFIER COPLANARITY.1.65 BSC MAX 6 15 MAX.3.9 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 图 引脚超小型封装 [MSOP] (RM-8) 图示尺寸单位 :mm 订购指南 1 型号 温度范围 封装描述 封装选项 标识 ADA485-1ARJZ-R 4 C 至 +15 C 6 引脚小型晶体管封装 [SOT-3] RJ-6 H3H ADA485-1ARJZ-R7 4 C 至 +15 C 6 引脚小型晶体管封装 [SOT-3] RJ-6 H3H ADA485-1AKSZ-R 4 C 至 +15 C 6 引脚塑料表贴封装 [SC7] KS-6 H3H ADA485-1AKSZ-R7 4 C 至 +15 C 6 引脚塑料表贴封装 [SC7] KS-6 H3H ADA485-ARMZ 4 C 至 +15 C 8 引脚超小型封装 [MSOP] RM-8 H3K ADA485-ARMZ-R7 4 C 至 +15 C 8 引脚超小型封装 [MSOP] RM-8 H3K ADA485-1ARJZ-EBZ ADA485-1AKSZ-EBZ ADA485-ARMZ-EBZ 1 Z = 符合 RoHS 标准的器件 评估板 (6 引脚 SOT-3) 6 引脚 SC7 评估板 8 引脚 MSOP 评估板 B 14 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D11345sc--9/14(A) Rev. A Page 4 of 4

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