低成本高速差動放大器AD8132
加入技術(shù)交流群
AD8132是一種低成本的具有單輸入或差模輸入和差模輸出的放大器，它可用電阻來控制增益。AD8132有其獨特的內(nèi)部反饋，可以調(diào)整輸出增益。當(dāng)AD8132工作在10MHz時，可以保持－ 68dB的相位平衡，還可以抑制諧波，并能有效降低電磁輻射，這一點是驅(qū)動差模輸入的A／D轉(zhuǎn)換器或者長距離傳輸信號用運算放大器技術(shù)的一個較大改進。
在ADI公司基于雙極性XFCB技術(shù)基礎(chǔ)上的產(chǎn)品中，AD8132除了具有低成本的特性以外，其通帶頻率可高達(dá)350MHz，并能傳輸差模信號。它在 5MHz時只有－99dBc的SFDR失真度。AD8132無需帶有高性能的A／D轉(zhuǎn)換器的發(fā)送器，不會損失低頻信息和直流信息，其差模輸出端的共模電平可以通過VOCM管腳的輸入電壓來調(diào)整，這樣在驅(qū)動單電源的A／D轉(zhuǎn)換器時，可以快捷地平移輸入電平。AD8132快速的過載恢復(fù)能力則可保證它的采樣準(zhǔn)確性。
AD8132也可以作為差模信號驅(qū)動器來通過絞纜或者同軸電纜傳輸高速信號。AD8132可以通過調(diào)整反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)來提高信號中的高頻成分，并可驅(qū)動cat3或者cat5組成的絞纜或同軸電纜，且線路損耗很小，因此，可廣泛應(yīng)用于模擬視頻信號和數(shù)字視頻信號以及其它高速數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)。
AD8132為差模信號操作方式，并可以大地為參考電平，故而受地面噪聲的影響很小。它可以通過一條信號鏈進行差模信號處理，如進行濾波和放大等，因而可大大簡化差模信號與單輸入信號之間的轉(zhuǎn)換過程。
AD8132采用SOIC和μSOIC封裝形式?？晒ぷ髟冢?0℃～＋85℃溫度范圍內(nèi)。
2引腳功能
圖1所示為AD8132的管腳圖，表1所列為其管腳的功能說明。
3工作原理
AD8132與普通運放的差別在于其電路結(jié)構(gòu)上有互補的外部輸入輸出。其中，輸入VOCM可用來控制共模輸出電壓，而輸出則是普通運放的單輸出模擬補充成分。在工作時，普通的運放通常只有一個反饋回路，而AD8132卻有兩個反饋回路。這就使得AD8132可以廣泛應(yīng)用于各種新型的電路。
AD8132的一個反饋回路可用來控制共模輸出電壓，以VOCM為輸入信號，相對應(yīng)的輸出為共模電壓或者兩個差模電壓（＋OUT和－OUT）的平均值。電路的增益通常設(shè)為單位增益。當(dāng)AD8132工作在線性區(qū)時，必須遵循VOUT，cm＝VOCM的限制條件。另一個反饋回路則決定著電路的差模輸出。與普通運放類似，放大器的增益可通過負(fù)反饋來控制。
4 AD8132的應(yīng)用電路
4．1基本應(yīng)用電路
在分析AD8132的應(yīng)用電路時，應(yīng)基于以下假設(shè)：
●高輸入阻抗，且負(fù)載效應(yīng)可以忽略；
●輸入偏置電流足夠小，可以忽略；
●低輸出阻抗；
●開環(huán)增益無窮大；
●失調(diào)電壓為0。
由于AD8132可以由純差模電壓來驅(qū)動，故AD8132可以廣泛應(yīng)用于各種具有差模輸出的單輸入電路。
在具有差模輸出的單輸入電路中的零輸入情況下，RG應(yīng)與參考端相連（這里的參考端假設(shè)為地）。圖2是AD8132使用兩個反饋回路的一個基本電路。
對于反饋網(wǎng)絡(luò)而言，可以求得反饋因子：
β1＝RG1／（RG1＋RF1）；β2＝RG2／（RG2＋RF2）
其中β1是指驅(qū)動端的反饋因子，而β2是指參考電壓端的反饋因子。各反饋因子均可為0～1之間的任何值。電路增益的通用公式為：
G＝2（1－β1）／（β1＋β2）
4．2 A／D驅(qū)動器
最新的高速A／D轉(zhuǎn)換器通常都是單輸入，同時也有差模輸入端。因此，A／D轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動器應(yīng)該具備將單輸入信號轉(zhuǎn)換成差模信號的功能，并且能夠平移共模輸出電壓電平，而且應(yīng)該是低失真低噪聲的。對于這樣的A／D轉(zhuǎn)換器，采用AD8132來驅(qū)動是最適合的。圖3是采用AD813210來驅(qū)動10位 40MSPS的A／D轉(zhuǎn)換器AD9203的驅(qū)動電路。
圖3中，AD8132和AD9203均由3V單電源驅(qū)動。AD8132以1VP－P的信號作為輸入信號，采用分壓器可將VOCM的電壓值調(diào)在電壓中點。因此，VOUT，dm得到的亦為電壓中點值，這正好在AD9203的共模輸出范圍內(nèi)。在A／D和驅(qū)動器之間是一個單級差動濾波器，利用它可濾去部分噪聲。每個A／D輸入端均由0．5VP－P的直流信號（范圍為1．25V～1．75V）驅(qū)動。
4．3 平衡電纜驅(qū)動器
當(dāng)驅(qū)動雙絞纜時，通常要設(shè)計為傳輸差模信號，這是因為傳輸線通常都用平衡絞纜，所以，使用差模信號傳輸可以使信號在線路中的衰減達(dá)到最小。
感應(yīng)電場通常都被限制在兩根絞纜圍成的區(qū)域里，一般不會發(fā)生輻射。電纜中的電流引起的磁場則有可能帶來輻射，但是絞纜又常?？梢韵拗齐姶泡椛涞拇笮 Ｒ驗橄噜彽慕g纜具有相反的磁場極性。若兩根絞纜絞合的足夠緊密，這些小磁場環(huán)路將會包含絕大部分的磁通量，因此，遠(yuǎn)磁場的效應(yīng)可以忽略。
差模信號的任何不平衡現(xiàn)象都會以共模信號的形式作用于電纜，這就等同于以共模信號驅(qū)動單根電纜。這時，電纜就等同于一根天線。因此，為了盡量減少輻射，在以差模信號作用于絞纜時，差模信號必須得到很好的匹配。AD8132的共模反饋回路有助于使輸出端的共模電壓最小化，因此，可用作平衡差模線路的驅(qū)動器。圖4是一個使用AD830作為單位增益的差模信號接受器，可用來驅(qū)動10米長的cat5電纜。
4．4發(fā)送均衡器
只要是導(dǎo)線，不論長短，都會對其所攜帶的信息有所衰減，尤其是高頻信號。一種補償方法是使用一個平衡補償電路在發(fā)送電路中激發(fā)高頻信號，以減弱信號在電纜的終極接受端的衰減。在更高的頻率下，降低反饋網(wǎng)絡(luò)中RG的阻抗值可以提高電路的高頻增益，圖5是一種增益為2的發(fā)送線路驅(qū)動器的頻率上拉電路。其中RG采用10pF的電容分流。
4．5低通差動濾波器
AD8132可應(yīng)用于各種不同類型的有源濾波網(wǎng)絡(luò)。它們擁有單輸入端和差模輸出端，在驅(qū)動差動A／D轉(zhuǎn)換器時有去假頻的功能。圖6為一個低通多反饋濾波器的框圖，其工作部分包括兩級濾波，在輸出端又有一個附加濾波網(wǎng)絡(luò)，其通帶頻率高達(dá)1MHz。
4．6高共模輸出阻抗放大器
改變VOCM的線路連接，可提高共模輸出阻抗。在圖7所示電路中，VOCM由分壓器驅(qū)動，這樣可調(diào)整共模輸出電壓；此時，10m長的cat5絞纜接收端的信號為電壓中點值。所有由噪聲引起的共模信號將會出現(xiàn)在發(fā)送端，也必須在發(fā)送端被吸收掉。因此，要求發(fā)送器具有足夠的共模輸出范圍，以完全吸收掉電纜中所產(chǎn)生的共模信號。這就是人們有時所說的電路“變壓器效應(yīng)”。但該電路與發(fā)送器的主要區(qū)別是AD8132同時也傳輸直流信號，而發(fā)送器則不會傳輸直流信號。
評論