高性能運(yùn)算放大器AD845：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子工程師的設(shè)計(jì)工具箱中，運(yùn)算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高性能的運(yùn)算放大器——AD845，它在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出卓越的性能。

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一、AD845概述

AD845是一款快速、精確的N溝道JFET輸入單片運(yùn)算放大器，采用了Analog Devices的互補(bǔ)雙極（CB）工藝制造。先進(jìn)的激光晶圓微調(diào)技術(shù)使其實(shí)現(xiàn)了極低的輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移性能。它的高轉(zhuǎn)換速率（100 V/μs）、穩(wěn)定的16 MHz單位增益帶寬以及350 ns至0.01%的建立時(shí)間，在驅(qū)動(dòng)100 pF和500 Ω的并聯(lián)負(fù)載時(shí)，這些特性的組合是任何FET輸入IC放大器都無(wú)法比擬的。

1.1 主要特性

• AC性能：350 ns內(nèi)建立到0.01%，轉(zhuǎn)換速率達(dá)100 V/μs，最小單位增益帶寬為12.8 MHz，在20 V p-p時(shí)全功率帶寬為1.75 MHz。
• DC性能：最大輸入失調(diào)電壓0.25 mV，最大失調(diào)電壓漂移5 μV/°C，輸入偏置電流0.5 nA，最小開(kāi)環(huán)增益250 V/mV，0.1 Hz至10 Hz時(shí)最大電壓噪聲4 V p-p，最小共模抑制比94 dB。
• 封裝形式：提供塑料Mini - DIP、密封CERDIP和SOIC封裝，還可根據(jù)EIA - 481A標(biāo)準(zhǔn)提供卷帶包裝。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

AD845適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如有源濾波器、高速積分器、光電二極管前置放大器、采樣保持放大器和對(duì)數(shù)放大器，以及用于緩沖A/D和D/A轉(zhuǎn)換器。其250 mV的最大輸入失調(diào)電壓使得在許多應(yīng)用中無(wú)需進(jìn)行失調(diào)調(diào)零。在±10 V輸入電壓范圍內(nèi)110 dB的共模抑制比，對(duì)于JFET輸入高速運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)是非常出色的性能，再加上最小250 V/mV的開(kāi)環(huán)增益，即使在單位增益緩沖電路中也能確保實(shí)現(xiàn)12位的性能。

三、引腳連接與溫度范圍

AD845符合標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器的引腳排列，但失調(diào)調(diào)零連接到+V。AD845J和AD845K級(jí)器件適用于商業(yè)溫度范圍（0°C至70°C），AD845A和AD845B器件適用于工業(yè)溫度范圍（ - 40°C至+85°C），AD845S適用于全軍事溫度范圍（ - 55°C至+125°C）。工業(yè)和軍事版本提供8引腳CERDIP封裝，商業(yè)版本提供8引腳塑料Mini - DIP和16引腳SOIC封裝，還有J和S級(jí)芯片可供選擇。

四、產(chǎn)品亮點(diǎn)

1. 高速高精度：高轉(zhuǎn)換速率、快速建立時(shí)間和直流精度使其非常適合需要12位精度的高速應(yīng)用。
2. 升級(jí)現(xiàn)有設(shè)計(jì)：在大多數(shù)情況下，可以升級(jí)使用LF400、HA2520等多種型號(hào)運(yùn)算放大器的電路性能。
3. 穩(wěn)定性好：?jiǎn)挝辉鲆娣€(wěn)定且內(nèi)部補(bǔ)償。
4. 負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力：在驅(qū)動(dòng)100 pF/500 Ω負(fù)載時(shí)性能有明確規(guī)定。

五、規(guī)格參數(shù)

六、絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓：±18 V
• 內(nèi)部功耗：塑料Mini - DIP為1.6 W，CERDIP為1.5 W，16引腳SOIC為1.4 W
• 輸入電壓：+Vs
• 輸出短路持續(xù)時(shí)間：無(wú)限
• 差分輸入電壓：+Vs和 - Vs
• 存儲(chǔ)溫度范圍： - 65°C至+150°C
• 引腳溫度范圍（焊接60秒）：300°C

需要注意的是，超過(guò)絕對(duì)最大額定值的應(yīng)力可能會(huì)對(duì)器件造成永久性損壞，這只是一個(gè)應(yīng)力額定值，并不意味著器件在這些或其他高于規(guī)格操作部分所示條件下能正常工作。長(zhǎng)時(shí)間暴露在絕對(duì)最大額定值條件下可能會(huì)影響器件的可靠性。

七、典型性能特性

文檔中給出了多個(gè)典型性能特性曲線，如輸入電壓擺幅與電源電壓的關(guān)系、輸出電壓擺幅與電源電壓的關(guān)系、輸出電壓擺幅與電阻負(fù)載的關(guān)系等。這些曲線為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了重要的參考依據(jù)，幫助他們更好地了解AD845在不同條件下的性能表現(xiàn)。

八、應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

8.1 建立時(shí)間測(cè)量

通過(guò)在單位增益反相模式下用快速脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)放大器來(lái)測(cè)量AD845的建立時(shí)間。建立時(shí)間定義為從施加理想階躍函數(shù)輸入到閉環(huán)放大器輸出進(jìn)入并保持在指定誤差帶內(nèi)的時(shí)間間隔。其組成部分包括放大器的傳播時(shí)間、接近最終輸出值的轉(zhuǎn)換時(shí)間、與轉(zhuǎn)換相關(guān)的過(guò)載恢復(fù)時(shí)間以及線性建立到指定誤差帶內(nèi)的時(shí)間。當(dāng)驅(qū)動(dòng)500 Ω負(fù)載和100 pF電容并聯(lián)時(shí)，AD845在250 ns內(nèi)建立到0.1%，在310 ns內(nèi)建立到0.01%。

8.2 高速儀表放大器

由三個(gè)運(yùn)算放大器組成的儀表放大器電路（如圖3所示）可以提供從單位增益到1000及更高的增益范圍。該電路具有高共模抑制、平衡差分輸入和穩(wěn)定、精確的增益特性。使用FET輸入的AD845實(shí)現(xiàn)了低輸入偏置電流和快速建立時(shí)間。電路帶寬在增益為1時(shí)為10.9 MHz，在增益為10時(shí)為8.8 MHz；對(duì)于10 V階躍（增益 = 10），整個(gè)電路的建立時(shí)間為900 ns至0.01%。電路中使用的電容器大大改善了放大器的建立時(shí)間和相位裕度。

8.3 驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入

在驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入時(shí)，運(yùn)算放大器必須能夠在動(dòng)態(tài)變化的負(fù)載條件下保持恒定的輸出電壓。AD845具有寬帶寬和高開(kāi)環(huán)增益，非常適合驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)間為5 ms或更長(zhǎng)的高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器。

九、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

在使用AD845進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還需要注意一些要點(diǎn)。例如，在高速儀表放大器電路中，放大器輸入引腳周圍的電阻值要足夠小，以避免它們與電路雜散電容形成的RC時(shí)間常數(shù)降低電路帶寬。另外，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的封裝和溫度等級(jí)的AD845器件。

總之，AD845運(yùn)算放大器以其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為電子工程師設(shè)計(jì)中的有力工具。希望通過(guò)本文的介紹，能幫助工程師們更好地理解和應(yīng)用AD845，在實(shí)際設(shè)計(jì)中發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)。大家在使用AD845的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。