AD8638ARZ-REEL7

16V自稳零、轨到轨输出 运算放大器 AD8638/AD8639 特性 OUT 1 V– 2 AD8638 5 V+ 4 –IN TOP VIEW (Not to Scale) +IN 3 06895-001 引脚配置 低失调电压：9 μV(最大值) 失调漂移：0.04 μV/°C(最大值） 轨到轨输出摆幅 5 V至16 V单电源或±2.5 V至±8 V双电源供电 高增益：136 dB(典型值) 高共模抑制比(CMRR)：133 dB(典型值) 高电源抑制比(PSRR)：143 dB(典型值) 极低输入偏置电流：40 pA(最大值) 低电源电流：1.3 mA(最大值) AD8639：通过汽车应用认证 图1. 5引脚SOT-23（RJ-5） NC 1 –IN 2 AD8638 8 NC 7 V+ 6 OUT TOP VIEW V– 4 (Not to Scale) 5 NC NC = NO CONNECT 应用 06895-002 +IN 3 压力和位置传感器 应变计放大器 医疗仪器 热电偶放大器 汽车传感器 精密基准电压源 精密电流检测 OUT A 1 –IN A 2 AD8639 +IN A 3 TOP VIEW (Not to Scale) V– 4 8 V+ 7 OUT B 6 –IN B 5 +IN B 06895-203 图2. 8引脚SOIC_N（R-8） 图3. 8引脚MSOP（RM-8）、8引脚SOIC_N（R-8） 概述 AD8638/AD8639是单通道/双通道宽带宽、自稳零放大 器，具有轨到轨输出摆幅和低噪声特性。这些放大器具 PIN 1 INDICATOR OUT A 1 –IN A 2 AD8639 7 OUT B +IN A 3 6 –IN B v– 4 TOP VIEW (Not to Scale) 8 V+ 5 +IN B 供电(或±2.5 V至±8 V双电源供电)。 NOTES 1. PIN 4 AND THE EXPOSED PAD MUST BE CONNECTED TO V–. AD8638/AD8639可提供以前只有昂贵的零漂移或斩波稳 定放大器才具有的特性优势。这些自稳零放大器采用 ADI公司的电路拓扑结构，将低成本与高精度、低噪声 特性融于一体，无需外部电容。此外，AD8638/AD8639 还大大降低了大多数斩波稳定放大器所具有的数字开关 噪声。 AD8638/AD8639的典型失调电压仅3 µV，失调漂移为0.01 µV/°C，噪声为1.2 µV峰峰值(0.1 Hz至10 Hz)，因而非常适 合不容许存在误差源的应用。这些器件在工作温度范围 内的漂移接近零，对位置和压力传感器、医疗设备以及 应变计放大器应用极为有利。许多系统都可以利用 AD8638/AD8639提供的轨到轨输出摆幅来使信噪比(SNR) 达到最大。 06895-204 有极低的失调、漂移和偏置电流。采用5V至16V单电源 图4. 8引脚LFCSP_WD（CP-8-5） AD8638/AD8639工作在−40°C至+125°C的扩展工业温度 范围。单通道AD8638提供5引脚SOT-23和8引脚SOIC两 种 小 型 封 装 。 双 通 道 AD8639提 供 8引 脚 MSOP、 8引 脚 SOIC和8引脚LFCSP三种封装。汽车应用级产品参见订购 指南。 AD8638/AD8639属于ADI公司不断扩展的自稳零运算放 大器系列(见表1)。 表1. 自稳零运算放大器 电源 单通道 双通道 四通道 2.7 V至5 V AD8628 AD8629 AD8630 2.7 V至5 V低功耗 AD8538 AD8539 5 V至16 V AD8638 AD8639 Rev. F 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 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2007–2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 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。 AD8638/AD8639 目录 特性................................................................................................ 1 工作原理 ........................................................................................... 14 应用................................................................................................ 1 1/f噪声.......................................................................................... 14 概述................................................................................................ 1 输入电压范围 ............................................................................. 14 引脚配置 ....................................................................................... 1 输出反相...................................................................................... 14 修订历史 ....................................................................................... 2 过载恢复时间 ............................................................................. 14 技术规格 ....................................................................................... 3 红外传感器 ................................................................................. 15 电气特性—5 V电源............................................................... 3 精密分流传感器......................................................................... 15 电气特性—16 V电源............................................................. 4 高精度DAC的输出放大器....................................................... 15 绝对最大额定值.......................................................................... 5 外形尺寸 ........................................................................................... 16 热阻 .......................................................................................... 5 订购指南...................................................................................... 18 ESD警告................................................................................... 5 汽车应用产品 ............................................................................. 18 典型工作特性 .............................................................................. 6 修订历史 2010年6月—修订版E至修订版F 更改特性和概述部分 .....................................................................1 2008年4月—修订版A至修订版B 增加AD8639 .............................................................................. 通用 更新外形尺寸 ................................................................................16 增加8引脚MSOP封装 ............................................................. 通用 更改订购指南部分 .......................................................................18 更改特性部分 ..................................................................................1 增加汽车应用产品部分...............................................................18 更改概述部分 ..................................................................................1 2009年6月—修订版D至修订版E 更改图4 .............................................................................................1 更改表2 .............................................................................................3 更改表4的尾注1和尾注2...............................................................5 更改输入电压范围部分...............................................................14 更新外形尺寸 ................................................................................16 更改订购指南部分 .......................................................................18 2008年12月—修订版C至修订版D 更改表4的尾注1 ..............................................................................5 更改订购指南部分 .......................................................................28 2008年5月—修订版B至修订版C 增加LFCSP_WD封装 .............................................................. 通用 更改表3 .............................................................................................4 更改表4，增加尾注1和尾注2......................................................5 更改图4至图9 ..................................................................................6 更改图11、图12、图14和图15 ....................................................7 更改图16至图27 ..............................................................................8 更改图28至图33 ............................................................................10 更改图34至图39 ............................................................................11 更改图41和图44 ............................................................................12 插入图46、图47、图49和图50；重新按序编号 ...................13 插入图4；重新按序编号...............................................................1 更改图51、图52和图53 ...............................................................15 更改布局 ...........................................................................................1 更新外形尺寸 ................................................................................16 修改概述部分 ..................................................................................1 更改订购指南部分 .......................................................................17 更改表2中的除SOT-23以外的所有封装的失调电压漂移 参数....................................................................................................3 2007年11月—修订版0至修订版A 更改为大信号电压增益技术规格 ...............................................4 更改表5 .............................................................................................5 2007年11月—修订版0：初始版 更新外形尺寸 ................................................................................16 更改订购指南部分 .......................................................................17 Rev. F | Page 2 of 20 AD8638/AD8639 技术规格 电气特性—5 V电源 除非另有说明，VSY = 5 V，VCM = VSY/2，TA = 25°C。 表2 参数 输入特性 失调电压 符号 条件 最小值 典型值 VOS 3 −40°C ≤ TA ≤ +125°C −0.1 V ≤ VCM ≤ +3.0 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入偏置电流 3 IB 1.5 7 45 7 7 16.5 −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入失调电流 IOS 输入电压范围 共模抑制比 CMRR 大信号电压增益 AVO 失调电压漂移(除SOT-23以 外的所有封装) 失调电压漂移(SOT-23) 输入电阻 输入电容(差分模式) 输入电容(共模模式) 输出特性 高电平输出电压 低电平输出电压 短路电流 闭环输出阻抗 电源 电源抑制比 每个放大器的电源电流 动态性能 压摆率 0.1%建立时间 过载恢复时间 增益带宽积 相位裕量 噪声性能 电压噪声 电压噪声密度 ∆VOS/∆T −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V 至 3 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ, VO = 0.5 V 至 4.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C −0.1 118 118 120 119 ∆VOS/∆T RIN CINDM CINCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C VOH RL = 10 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 2 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 2 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C TA = 25°C f = 100 kHz, AV = 1 4.97 4.97 4.90 4.86 VSY = 4.5 V 至 16 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C IO = 0 mA −40°C ≤ TA ≤ +125°C 127 125 VOL ISC ZOUT PSRR ISY SR tS RL = 10 kΩ, CL = 20 pF, AV = 1 VIN = 2 V step, CL = 20 pF, RL = 1 kΩ, AV = 1 GBP ΦM en p-p en 最大值 单位 9 23 9 23 40 40 105 40 40 60 +3 133 136 0.01 0.06 0.04 22.5 4 1.7 0.15 4.985 4.93 7.5 32 10 15 40 55 ±19 4.2 143 1.0 1.3 1.5 µV µV µV µV pA pA pA pA pA pA V dB dB dB dB µV/°C µV/°C TΩ pF pF V V V V mV mV mV mV mA Ω dB dB mA mA RL = 2 kΩ, CL = 20 pF, AV = 1 RL = 2 kΩ, CL = 20 pF, AV = 1 2.5 3 50 1.35 70 V/µs µs µs MHz 度 0.1 Hz 至 10 Hz f = 1 kHz 1.2 60 µV p-p nV/√Hz Rev. F | Page 3 of 20 AD8638/AD8639 电气特性—16 V电源 除非另有说明，VSY = 16 V，VCM = VSY/2，TA = 25°C。 表3 参数 输入特性 失调电压 符号 条件 最小值 典型值 VOS 3 −40°C ≤ TA ≤ +125°C −0.1 V ≤ VCM ≤ +14 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入偏置电流 3 IB 1 4 85 20 20 50 −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C 输入失调电流 IOS 输入电压范围 共模抑制比 CMRR 大信号电压增益 AVO 失调电压漂移(除SOT-23以 外的所有封装) 失调电压漂移(SOT-23) 输入电阻 输入电容(差分模式) 输入电容(共模模式) 输出特性 高电平输出电压 低电平输出电压 短路电流 闭环输出阻抗 电源 电源抑制比 每个放大器的电源电流 动态性能 压摆率 0.1%建立时间 过载恢复时间 增益带宽积 相位裕量 噪声性能 电压噪声 电压噪声密度 ∆VOS/∆T −40°C ≤ TA ≤ +85°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C VCM = 0 V 至 14 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ, VO = 0.5 V 至 15.5 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C −40°C ≤ TA ≤ +125°C −0.1 127 127 130 130 ∆VOS/∆T RIN CINDM CINCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C VOH RL = 10 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 2 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 10 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C RL = 2 kΩ 至 VCM −40°C ≤ TA ≤ +125°C TA = 25°C f = 100 kHz, AV = 1 15.94 15.93 15.77 15.70 VSY = 4.5 V 至 16 V −40°C ≤ TA ≤ +125°C IO = 0 mA −40°C ≤ TA ≤ +125°C 127 125 VOL ISC ZOUT PSRR ISY SR tS RL = 10 kΩ, CL = 20 pF, AV = 1 VIN = 4 V step, CL = 20 pF, RL = 1 kΩ, AV = 1 GBP ΦM en p-p en 最大值 单位 9 23 9 23 75 75 250 70 75 150 +14 142 147 0.03 0.06 0.04 22.5 4 1.7 0.15 15.96 15.82 30 120 40 60 140 200 ±37 3.0 143 1.25 1.5 1.7 µV µV µV µV pA pA pA pA pA pA V dB dB dB dB µV/°C µV/°C TΩ pF pF V V V V mV mV mV mV mA Ω dB dB mA mA RL = 2 kΩ, CL = 20 pF, AV = 1 RL = 2 kΩ, CL = 20 pF, AV = 1 2 4 50 1.5 74 V/µs µs µs MHz 度 0.1 Hz 至 10 Hz f = 1 kHz 1.2 60 µV p-p nV/√Hz Rev. F | Page 4 of 20 AD8638/AD8639 绝对最大额定值 热阻 表4 参数 额定值 表5. 热阻 电源电压 输入电压 输入电流1 差分输入电压2 对地输出短路持续时间 存储温度范围 工作温度范围 结温范围 引脚温度(焊接,60秒) 16 V GND − 0.3 V至VSY+ + 0.3 V ±10 mA ±VSY 未定 −65°C至+150°C −40°C至+125°C −65°C至+150°C 300°C 封装类型 1 输入引脚与电源引脚之间有箝位二极管。当输入信号超过任一供电轨0.3 V时，输入电流应以10 mA为限。 2 内部1 kΩ串联电阻和背靠背二极管连接的N-MOSFET(对于0 V VCM，VT 典型值为1.25 V)为输入端提供高差分电压保护。 5引脚 8引脚 8引脚 8引脚 SOT-23 (RJ-5) SOIC_N (R-8) MSOP (RM-8) LFCSP_WD (CP-8-5)2 θJA1 230 158 206 75 θJC 146 43 44 18 单位 °C/W °C/W °C/W °C/W 1 θJA针对最差条件，即器件焊接在电路板上以实现表贴封装。此值采用标 准的双层电路板测得。 2 底部焊盘焊接到应用电路板。 ESD警告 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性。 Rev. F | Page 5 of 20 ESD(静电放电)敏感器件。 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。 AD8638/AD8639 典型工作特性 除非另有说明，TA = 25°C。 1400 1200 VSY = 16V 0V ≤VCM ≤+14V 5000 NUMBER OF AMPLIFIERS 1000 800 600 400 4000 3000 2000 –5 0 VOS (µV) 5 0 –10 06895-003 0 –10 10 –5 图5. 输入失调电压分布图 25 VSY = ±8V –40°C ≤TA ≤+125°C SOIC PACKAGE 10 NUMBER OF AMPLIFIERS 15 10 8 6 4 2 4 8 12 16 20 24 28 32 36 0 06895-004 0 40 TCVOS (nV/°C) 0 4 7.5 2.5 VOS (µV) 2.5 0 28 32 36 40 0 –2.5 –5.0 –5.0 –7.5 –7.5 1.5 2.0 VCM (V) 2.5 3.0 3.5 4 06895-005 –2.5 1 24 7.5 5.0 0.5 20 10.0 VSY = 5V –0.5V ≤VCM ≤+3.9V 0 16 图9. 输入失调电压漂移分布图 5.0 –10.0 –0.5 12 TCVOS (nV/°C) 图6. 输入失调电压漂移分布图 10.0 8 06895-007 NUMBER OF AMPLIFIERS 10 12 VSY = ±2.5V –40°C ≤TA ≤+125°C SOIC PACKAGE 5 VOS (µV) 5 图8. 输入失调电压分布图 20 0 0 VOS (µV) 06895-006 1000 200 图7. 输入失调电压与共模电压的关系 –10.0 –0.5 VSY = 16V –0.5V ≤VCM ≤+14.5V 1.0 2.5 4.0 5.5 7.0 8.5 10.0 11.5 13.0 VCM (V) 图10. 输入失调电压与共模电压的关系 Rev. F | Page 6 of 20 14.5 06895-008 NUMBER OF AMPLIFIERS 6000 VSY = 5V 0V ≤VCM ≤+3V AD8638/AD8639 除非另有说明，TA = 25°C。 100 100 VSY = ±2.5V VSY = ±8V 10 IB (pA) IB (pA) 10 1 1 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 0.01 25 50 图11. 输入偏置电流与温度的关系 OUTPUT VOLTAGE TO SUPPLY RAIL (mV) 1k VDD – VOH VOL – VSS 1 0.1 0.001 0.01 0.1 1 LOAD CURRENT (mA) 10 100 1k VDD – VOH 100 0.1 1 LOAD CURRENT (mA) 10 100 250 VDD – VOH 80 60 40 VOL 20 –25 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) 100 125 图13. 输出电压至供电轨与温度的关系 VSY = 16V RL = 2kΩ 200 VDD – VOH 150 VOL 100 50 0 –40 –25 0 25 50 TEMPERATURE (°C) 75 100 图16. 输出电压至供电轨与温度的关系 Rev. F | Page 7 of 20 125 06895-013 OUTPUT VOLTAGE TO SUPPLY RAIL (mV) VSY = 5V RL = 2kΩ 06895-010 OUTPUT VOLTAGE TO SUPPLY RAIL (mV) 0.01 图15. 输出电压至供电轨与负载电流的关系 120 0 –40 VOL – VSS 10 图12. 输出电压至供电轨与负载电流的关系 100 125 VSY = ±8V 1 0.001 06895-009 OUTPUT VOLTAGE TO SUPPLY RAIL (mV) 10k VSY = ±2.5V 10 100 图14. 输入偏置电流与温度的关系 10k 100 75 TEMPERATURE (°C) 06895-012 50 06895-117 0.1 25 06895-118 0.1 AD8638/AD8639 除非另有说明，TA = 25°C。 120 100 100 80 80 80 80 60 60 60 60 40 40 40 0 0 –20 –20 –40 –40 CL = 200pF –60 VSY = ±2.5V RL = 2kΩ –100 –120 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 0 –20 –20 –40 –60 –80 –80 –100 –100 20 0 –80 –100 10k 100k FREQUENCY (Hz) 60 AV = +10 AV = +1 VSY = ±8V RL = 2kΩ CL = 20pF AV = +100 40 –20 AV = +10 20 AV = +1 0 –20 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M –40 1k 06895-018 –40 1k 10k 图18. 闭环增益与频率的关系 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 图21. 闭环增益与频率的关系 1k 1k VSY = ±2.5V 100 VSY = ±8V 100 AV = –10 ZOUT (Ω) AV = –10 10 AV = –100 10 AV = +1 AV = –100 AV = +1 1 0.1 100 1 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 06895-100 ZOUT (Ω) –120 10M 1M 图20. 开环增益和相位与频率的关系 VSY = ±2.5V RL = 2kΩ CL = 20pF AV = +100 –60 VSY = ±8V RL = 2kΩ –120 1k CLOSED-LOOP GAIN (dB) CLOSED-LOOP GAIN (dB) 40 –40 CL = 200pF 图17. 开环增益和相位与频率的关系 60 20 0 –60 –120 10M CL = 20pF 06895-019 –80 40 GAIN 20 图19. 输出阻抗与频率的关系 0.1 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 图22. 输出阻抗与频率的关系 Rev. F | Page 8 of 20 10M 06895-119 GAIN (dB) 20 100 PHASE (Degrees) CL = 20pF 120 PHASE 06895-017 GAIN 20 GAIN (dB) PHASE PHASE (Degrees) 120 100 06895-016 120 AD8638/AD8639 除非另有说明，TA = 25°C。 140 140 VSY = ±8V 120 100 100 80 60 80 60 40 40 20 20 0 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 0 100 1k 图23. CMRR与频率的关系 10k 100k FREQUENCY (Hz) 120 VSY = ±8V VSY = ±2.5V 100 80 60 PSRR (dB) PSRR+ PSRR– 40 PSRR– 40 20 0 0 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M PSRR+ 60 20 –20 10 06895-111 100 图24. PSRR与频率的关系 70 80 VSY = ±2.5V RL = 10kΩ 70 1M 10M VSY = ±8V RL = 10kΩ OVERSHOOT (%) 60 50 OS+ 40 OS– 30 30 10 10 1k 0 10 图25. 小信号过冲与负载电容的关系 OS– 40 20 100 LOAD CAPACITANCE (pF) OS+ 50 20 06895-126 OVERSHOOT (%) 10k 100k FREQUENCY (Hz) 图27. PSRR与频率的关系 60 0 10 1k 100 LOAD CAPACITANCE (pF) 图28. 小信号过冲与负载电容的关系 Rev. F | Page 9 of 20 1k 06895-127 PSRR (dB) 80 06895-112 100 80 10M 图26. CMRR与频率的关系 120 –20 10 1M 06895-120 CMRR (dB) 120 06895-113 CMRR (dB) VSY = ±2.5V AD8638/AD8639 除非另有说明，TA = 25°C。 VSY = ±8V AV = +1 CL = 200pF RL = 10kΩ TIME (2µs/DIV) 图29. 大信号瞬态响应 图32. 大信号瞬态响应 VSY = ±8V AV = +1 CL = 200pF RL = 10kΩ TIME (2µs/DIV) 图30. 小信号瞬态响应 图33. 小信号瞬态响应 0.05 3 2 1 OUTPUT VOLTAGE TIME (10µs/DIV) 0 –1 –0.05 INPUT VOLTAGE VSY = ±8V AV = –100 –0.10 –0.15 10 5 OUTPUT VOLTAGE TIME (10µs/DIV) 图31. 负过载恢复时间 图34. 负过载恢复时间 Rev. F | Page 10 of 20 0 –5 OUTPUT VOLTAGE (5V/DIV) –0.15 INPUT VOLTAGE (50mV/DIV) VSY = ±2.5V AV = –100 OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV) 0 06895-132 INPUT VOLTAGE (50mV/DIV) –0.10 INPUT VOLTAGE 06895-133 0.05 –0.05 06895-104 TIME (2µs/DIV) 06895-103 VOLTAGE (50mV/DIV) VOLTAGE (50mV/DIV) VSY = ±2.5V AV = +1 CL = 200pF RL = 10kΩ 0 06895-102 TIME (2µs/DIV) 06895-101 VOLTAGE (2V/DIV) VOLTAGE (500mV/DIV) VSY = ±2.5V AV = +1 CL = 200pF RL = 10kΩ AD8638/AD8639 除非另有说明，TA = 25°C。 0.15 INPUT VOLTAGE –0.05 1 OUTPUT VOLTAGE 0 –1 –3 TIME (10µs/DIV) 0.05 INPUT VOLTAGE 0 –0.05 5 0 OUTPUT VOLTAGE –5 –10 06895-134 –2 INPUT VOLTAGE (50mV/DIV) 0.05 0 VSY = ±8V AV = –100 0.10 OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV) –15 TIME (10µs/DIV) 图35. 正过载恢复时间 图38. 正过载恢复时间 INPUT OUTPUT +2mV ERROR BAND OUTPUT +2mV 0 0 –2mV –2mV VSY = ±2.5V 06895-136 ERROR BAND VSY = ±8V 06895-137 1V/DIV 2V/DIV INPUT TIME (4µs/DIV) TIME (4µs/DIV) 图36. 0.1%正建立时间 图39. 0.1%正建立时间 INPUT 2V/DIV 1V/DIV INPUT OUTPUT +2mV OUTPUT 0 –2mV VSY = ±2.5V ERROR BAND VSY = ±8V TIME (4µs/DIV) TIME (4µs/DIV) 图37. 0.1%负建立时间 图40. 0.1%负建立时间 Rev. F | Page 11 of 20 0 –2mV 06895-138 ERROR BAND +2mV 06895-139 INPUT VOLTAGE (50mV/DIV) 0.10 OUTPUT VOLTAGE (5V/DIV) VSY = ±2.5V AV = –100 06895-135 0.15 AD8638/AD8639 除非另有说明，TA = 25°C。 1k 1 10 100 1k FREQUENCY (Hz) 10k 25k 100 10 1 10 图41. 电压噪声密度与频率的关系 25k 1.5 VSY = ±2.5V VSY = ±8V 1.0 INPUT NOISE VOLTAGE (µV) 1.0 0.5 0 –0.5 0.5 0 –0.5 0 1 2 3 4 5 6 TIME (Seconds) 7 8 9 10 –1.5 0 1 2 3 图42. 0.1 Hz至10 Hz噪声 4 5 6 TIME (Seconds) 7 8 9 95 110 10 06895-044 –1.0 –1.0 06895-043 INPUT NOISE VOLTAGE (0.5µV/DIV) 10k 图44. 电压噪声密度与频率的关系 1.5 –1.5 100 1k FREQUENCY (Hz) 06895-115 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz) 100 10 VSY = ±8V VSY = ±2.5V 06895-114 VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz) 1k 图45. 0.1 Hz至10 Hz噪声 1400 +125°C 1200 VSY = ±8V SUPPLY CURRENT (µA) +85°C 1000 +25°C 750 –40°C 500 250 VSY = ±2.5V 800 600 400 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VSY (V) 10 11 12 13 14 15 16 图43. 电源电流与电源电压的关系 0 –40 –25 –10 5 20 35 50 65 TEMPERATURE (°C) 80 图46. 电源电流与温度的关系 Rev. F | Page 12 of 20 125 06895-125 0 1000 200 06895-014 SUPPLY CURRENT (µA) 1250 AD8638/AD8639 除非另有说明，TA = 25°C。 –20 CHANNEL SEPARATION (dB) –20 –40 –60 –80 RL = 2kΩ –100 RL = 10kΩ –120 –140 100 1k 10k FREQUENCY (Hz) VSY = ±8V AV = –100 –40 –60 RL = 2kΩ –80 –100 RL = 10kΩ –120 100k –140 100 06895-147 图47. 通道隔离与频率的关系 0.1 VS = ±8V AV = +1 RL = 10kΩ VIN = 1V rms VIN = 3V rms 0.001 0.0001 10 100 1k FREQUENCY (Hz) 0.01 THD + NOISE (%) 0.01 10k 100k 06895-149 THD + NOISE (%) VSY = ±8V AV = +1 RL = 2kΩ VIN = 1V rms 0.001 0.0001 10 图48. THD + N与频率的关系 VSY = 16V TA = 125°C 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VCM (V) 10 11 12 13 14 15 16 06895-034 IB (pA) 200 0 VIN = 3V rms 100 1k FREQUENCY (Hz) 10k 图51. THD + N与频率的关系 300 –50 100k 图50. 通道隔离与频率的关系 0.1 250 1k 10k FREQUENCY (Hz) 图49. 输入偏置电流与输入共模电压的关系 Rev. F | Page 13 of 20 100k 06895-150 CHANNEL SEPARATION (dB) 0 VSY = ±8V AV = –10 06895-148 0 AD8638/AD8639 工作原理 AD8638/AD8639是单电源/双电源供电、超高精度、轨到轨 内 部 消 除 1/f噪 声 是 通 过 如 下 方 式 实 现 的 。 在 AD8638/ 输出运算放大器。失调电压典型值为3 μV，因此这些放大 AD8639中，1/f噪声作为缓慢变化的输入失调量。而自稳 器可轻松配置用于获得高增益，而又不会导致输出电压误 零特性会校正所有直流或低频失调。这样就从根本上消除 差过大。由于温度漂移极小(仅为30 nV/°C)，因此可确保 了1/f噪声分量，让AD8638/AD8639完全没有1/f噪声。 在−40°C至+125°C整个温度范围内均具有最小的失调电压 输入电压范围 误差，这一特性使这些放大器成为恶劣工作环境中各种灵 AD8638/AD8639不是轨到轨输入放大器，因此需要注意确 敏测量应用的理想选择。 保两个输入都不超出输入电压范围。在正常负反馈操作条 AD8638/AD8639通过采用专利自稳零拓扑结构实现了极高 件下，放大器会校正输出，以确保两个输入的电压是相同 精度。这种独特的拓扑结构确保AD8638/AD8639能够在宽 的。不过，如果任一输入超出输入电压范围，环路即会打 温度范围和整个工作寿命内维持低失调电压。与前几代的 开，并且大电流开始流过放大器中的静电保护二极管。 自稳零放大器相比，AD8638/AD8639还在噪声和带宽上进 行了优化，电压噪声减少50%以上，是所有自稳零放大器 中最低的。 这些二极管连接在输入和各供电轨之间，以保护输入晶体 管免遭静电放电损坏，并且通常是反向偏置的。不过，如 果输入电压超过电源电压，这些静电保护二极管将呈正 以前的设计采用自稳零或斩波技术来提高放大器的精度。 偏。由于没有电流限制，因此过大电流可能会流过这些二 自稳零技术使自稳零频率时的噪声能量较低，但由于自稳 极管，从而导致器件永久性损坏。如果输入需要承受过 零频带中混叠宽带噪声，因此会造成低频噪声较高。斩波 压，则应插入合适的串联电阻，以将二级管电流限制在10 技术可降低低频噪声，但斩波频率时的噪声能量较大。 mA以下。 AD8638/AD8639采用已获专利的乒乓式配置，同时使用自 输出反相 稳零和斩波技术，可获得较低的低频噪声以及在斩波和自 稳零频率时较低的能量，无需额外滤波即可最大限度提高 大部分应用的SNR。内部时钟频率相对较高(15 kHz)，因此 可降低滤波器对有效、无噪声、宽带宽的要求。 超过输入共模电压范围时，某些放大器会发生输出反相。 当共模电压超出共模范围时，这些放大器的输出会突然跳 到供电轨的反相。出现此现象的原因是差分输入对关断， 导致内部电压出现巨大偏移，从而造成不稳定的输出状 AD8638是少数几种采用5引脚SOT-23封装的自稳零放大器 态。 之一。这一点使得其交流参数要比以前的自稳零放大器有 AD8638/AD8639放大器经过精心设计，只要两个输入均保 明显改善。AD8638/AD8639在相对较宽的带宽范围内(0 Hz 至10 kHz)具有低噪声特性，适合要求最高直流精度的应 用。在信号带宽范围为5 kHz至10 kHz的系统中， AD8638/AD8639可提供16位精度，因而是极高分辨率系统 的最佳选择。 持在额定输入电压范围内，即可防止发生输出反相。如果 一个或两个输入超出输入电压范围，但保持在供电轨范围 内，则一个内部环路会打开并且输出会变化。因此，输入 低于正电压的幅度必须始终小于至少2 V。 过载恢复时间 1/f噪声 1/f噪声也称为粉红噪声，是直流耦合测量中的主要误差 源。此类1/f噪声误差可达到数μV或以上，因此在通过电路 的闭环增益进行放大时，可能会出现大的输出信号。例 如，如果放大器具有5 μV峰峰值的1/f噪声且增益配置为 1000，则其输出会因1/f噪声而出现5 mV的误差。但AD8638/ AD8639可在内部消除1/f噪声，从而显著降低输出误差。 由于输出饱和后内部零点校准环路会出现复杂的建立特 性，很多自稳零放大器会深受过载恢复时间过长(通常以毫 秒计)的困扰。经过设计，AD8638/AD8639的内部建立特性 会发生在输出饱和后的两个时钟周期内。这使得恢复时间 缩短到不足50 μs，远比其它自稳零放大器短得多 。 AD8638/AD8639具有宽带宽，当使用器件驱动负载以将瞬 变注入到输出时(这种情况在使用放大器来驱动开关电容 ADC的输入时很常见)，能够提高性能。 Rev. F | Page 14 of 20 AD8638/AD8639 红外传感器 在此类应用中，最好使用具有极低电阻的分流传感器，从 红外(IR)传感器，尤其是热电堆，在温度测量中的运用日 而尽可能减少串联压降；这样可以充分减少功率浪费，允 益普及，广泛适用于汽车气候控制、耳温枪、家庭绝缘分 许测量高电流并实现省电效果。分流传感器的电阻通常可 析和汽车维修诊断等各类应用。该传感器的输出信号相对 能是0.1 Ω。在电流测量值为安培时，分流传感器的输出信 较小，因此需要极低失调电压和漂移与高增益来避免直流 号是数百mV，甚至是数V，因此放大器并不是主要误差 误差。 源。不过，当电流测量值较低并位于1 mA范围内时，分流 使用级间交流耦合(如图52所示)时，低失调和漂移特性可 防止输入放大器的输出漂移至饱和。低输入偏置电流从该 传感器的输出阻抗产生的误差极小。与压力传感器一样， 当系统在室温下校准后，放大器极低的时间和温度漂移消 除了额外误差。而低1/f噪声则提高了周期(通常超过五分 之一秒)内直流测量的SNR。 图52所示的电路可将100 μV至300 μV的交流信号放大到1 V 至3 V电平，并且增益为10,000，因而能够实现精确的模数 转换。 传感器的100 μV输出电压就需要极低失调电压和漂移，以 维持绝对精度。另外，还需要低输入偏置电流，以防注入 的偏置电流在所测电流中的比例过大。而高开环增益、 CMRR和 PSRR则 有 助 于 维 持 电 路 的 整 体 精 度 。 AD8638/AD8639具 有 极 高 的 CMRR， 而 差 动 放 大 器 的 CMRR受电阻比率匹配限制。只要电流的变化速率不是太 快，自稳零放大器就可以提供出色的结果 高精度DAC的输出放大器 AD8638/AD8639可用作16位单极性配置、高精度DAC的输 出放大器。这种情况下，所选运算放大器必须具有极低失 10kΩ 100Ω 调电压(采用2.5 V基准电压源时DAC LSB为38 μV)，这样就 100kΩ 100kΩ 无需进行输出失调调整。此外，输入偏置电流(通常为数十 5V TO 16V 5V TO 16V 100µV TO 300µV 皮安)必须非常低，因为与DAC输出阻抗(大约6 kΩ)相乘时 10µF IR DETECTOR 该电流会产生额外的失调误差。 1/2 AD8639 1/2 AD8639 轨到轨输出可提供具有极低误差的满量程输出。DAC的输 10kΩ 06895-065 fC ≈ 1.6Hz TO BIAS VOLTAGE 图 52. AD8639用作热电堆的前置放大器 出阻抗恒定，且与代码无关，但AD8638/ AD8639的高输入 阻抗可将增益误差降至最小。这种情况下，放大器的宽带 宽同样非常有用。放大器(建立时间为4 μs)给系统增加了另 精密分流传感器 一个时间常数，因此会延长输出的建立时间。见图54示 如图53所示，自稳零放大器的独特特性有益于精密分流传 例。AD5541的建立时间为1 μs。综合建立时间约为4.1 μs， 感器应用，此时它被配置成了差动放大器。分流传感器可 可使用以下方程式计算得出： 在反馈控制系统的精密电流源中使用。此外，这类传感器 t S TOTAL   还可在其它多种应用中使用，其中包括电池电量计、激光 t S DAC 2  t S AD86382 二极管功率测量和控制、电动助力转向中的扭矩反馈控制 2.5V 6 5V 和精密电能计量。 0.1µF ADR421 2 5V TO 16V 0.1µF 4 0.1µF SUPPLY I e = 1000 R S I = 100mV/mA 5V TO 16V RL SERIAL INTERFACE 100Ω REF(REFF*) REFS* VDD CS AD8638 DIN C 5V TO 16V AD5541/AD5542 SCLK VOUT LDAC* DGND AGND *AD5542 ONLY AD8638 图54. AD8638用作输出放大器 100Ω C 06895-066 100kΩ UNIPOLAR OUTPUT 图53. 低端电流检测 Rev. F | Page 15 of 20 06895-067 100kΩ RS 0.1Ω AD8638/AD8639 外形尺寸 3.00 2.90 2.80 1.70 1.60 1.50 5 4 1 2 3.00 2.80 2.60 3 0.95 BSC 1.90 BSC 1.45 MAX 0.95 MIN 0.15 MAX 0.05 MIN 0.50 MAX 0.35 MIN 0.20 MAX 0.08 MIN 10° 5° 0° SEATING PLANE 0.20 BSC 0.55 0.45 0.35 121608-A 1.30 1.15 0.90 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-178-AA 图55. 5引脚小型晶体管封装[SOT-23] (RJ-5) 尺寸单位：mm 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 8 1 5 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2284) 4 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) COPLANARITY 0.10 SEATING PLANE 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 0.50 (0.0196) 0.25 (0.0099) 45° 8° 0° 0.25 (0.0098) 0.17 (0.0067) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS (IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN. 图56. 8引脚标准小型封装[SOIC_N] 窄体 (R-8) 图示尺寸单位：mm（inches） Rev. F | Page 16 of 20 012407-A 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) AD8638/AD8639 3.20 3.00 2.80 8 3.20 3.00 2.80 5.15 4.90 4.65 5 1 4 PIN 1 IDENTIFIER 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 15° MAX 1.10 MAX 0.80 0.55 0.40 0.23 0.09 6° 0° 0.40 0.25 100709-B 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 图57. 8引脚超小型封装[MSOP] (RM-8) 图示尺寸单位：mm 2.48 2.38 2.23 3.00 BSC SQ 8 5 EXPOSED PAD TOP VIEW 1 BOTTOM VIEW 0.80 MAX 0.55 NOM 0.80 0.75 0.70 SEATING PLANE 4 0.30 0.25 0.18 0.50 BSC 1.74 1.64 1.49 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.20 REF PIN 1 INDICATOR (R 0.2) FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION SECTION OF THIS DATA SHEET. COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-229-WEED-4 图58. 8引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_WD] 3 mm x 3 mm，超薄体，双引线 (CP-8-5) 图示尺寸单位：mm Rev. F | Page 17 of 20 112008-A INDEX AREA 0.50 0.40 0.30 AD8638/AD8639 订购指南 型号1, 2 AD8638ARJZ-R2 AD8638ARJZ-REEL AD8638ARJZ-REEL7 AD8638ARZ AD8638ARZ-REEL AD8638ARZ-REEL7 AD8639ACPZ-R2 AD8639ACPZ-REEL AD8639ACPZ-REEL7 AD8639ARZ AD8639ARZ-REEL AD8639ARZ-REEL7 AD8639ARMZ AD8639ARMZ-REEL AD8639ARMZ-R7 AD8639WARZ AD8639WARZ-RL AD8639WARZ-R7 温度范围 −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C 封装描述 5引脚 SOT-23 5引脚 SOT-23 5引脚 SOT-23 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 8引脚 LFCSP_WD 8引脚 LFCSP_WD 8引脚 LFCSP_WD 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 封装选项 RJ-5 RJ-5 RJ-5 R-8 R-8 R-8 CP-8-5 CP-8-5 CP-8-5 R-8 R-8 R-8 RM-8 RM-8 RM-8 R-8 R-8 R-8 标识 A1T A1T A1T A1Y A1Y A1Y A1Y A1Y A1Y Z = 符合RoHS标准的器件。 W = 通过汽车应用认证 1 2 汽车应用产品 AD8639W生产工艺受到严格控制，以满足汽车应用的质量和可靠性要求。请注意，车用型号的技术规格可能不同于商用 型号；因此，设计人员应仔细阅读本数据手册的技术规格部分。只有显示为汽车应用级的产品才能用于汽车应用。欲了解 特定产品的订购信息并获得这些型号的“汽车可靠性”报告，请联系当地ADI客户代表。 Rev. F | Page 18 of 20 AD8638/AD8639 注释 Rev. F | Page 19 of 20 AD8638/AD8639 注释 ©2007–2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D06895-0-6/10(F) Rev. F | Page 20 of 20