ADA4800ACPZ-R7

低功耗、高速CCD缓冲放大器 ADA4800 产品特性 功能框图 内置有源负载、增益为 1 的缓冲器 极低缓冲功耗 芯片功耗低至 20 mW 具有省电特性，可通过 GPO 控制来降低有源负载电流 高缓冲速度 -3 dB 带宽 ：400 MHz 压摆率 ：415 V/μs 1% 快速建立时间，2 V 步进 ：5 ns 可调缓存带宽 推挽输出级 可调有源负载电流 小型封装 ：1.6 mm × 1.6 mm × 0.55 mm ADA4800 IN 1 6 ISF 5 VCC 4 IDRV IISF IBUFF IAL ICC VEE 2 +1 OUT 3 09162-001 IIDRV 图 1. 应用 CCD 图像传感器输出缓冲器 数码相机 摄像机 概述 ADA4800 的通用性允许它与不同生产厂商制造的众多 CCD 传感器实现无缝接口。 ADA4800 设计采用 4 V 至 17 V 的电源供电，提供 1.6 mm × 1.6 mm × 0.55 mm、6 引脚 LFCSP 封装，额定工作温度范围 为 −40°C 至 +85°C 工业温度范围。 VISF RISF 10kΩ 3V 6 ISF 5 VCC IIDRV IBUFF +1 1 IAL IN 49.9Ω 2 RIDRV 249kΩ 10µF IISF ADA4800 的缓冲器采用一个推挽输出级结构，可在信号阶 跃的上升、下降沿提供驱动电流和最大压摆能力。当静态 电流为 5 mA 时，缓冲器可提供 400 MHz、−3 dB 带宽；此时， 缓冲器既可用于机器视觉系统的 CCD 传感器，又可用于数 码相机。 ADA4800 是驱动 ADI 公司的 AD9928、AD9990、AD9920A、 AD9923A 和 AD997x 系列等 12 位、14 位高分辨率模拟前端 （AFE）输入的理想之选。 + 0.1µF 4 15V IDRV ADA4800 3 VEE 10Ω OUT 1kΩ 22pF 7.5V 7.5V 09162-102 ADA4800 是内置一个有源负载的电压缓冲器。该缓冲器是 一个低功耗、高速、低噪声、高压摆率、快速建立、具有 固定增益 1 的单芯片放大器，适合电荷耦合器件（CCD） 应用。在 CCD 应用中，有源负载电流源（IAL）可载入开 源 CCD 传 感 器 输 出 信 号， 缓 冲 器 可 驱 动 AFE 负 载。 此 外，还可以关闭有源电流负载 ；这时，ADA4800 仅起到单 位增益缓存器的作用。该缓冲器的静态功耗仅为 20 mW。 ADA4800 为注重省电的应用提供了省电模式（见“省电模式” 部分），可进一步降低总功耗。通过 IDRV 引脚，还可以在 全程范围内调节 ADA4800 缓冲器的带宽。 图 2. 典型测试电路 Rev. A 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 ©2011 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。 ADA4800 目录 产品特性 ...........................................................................................1 典型工作特性 ...................................................................................6 应用 ....................................................................................................1 测试电路 ............................................................................................9 功能框图 ............................................................................................1 工作原理 ..........................................................................................10 概述 .....................................................................................................1 通过引脚 6（ISF）设置有源负载电流 ................................10 修订历史 ...........................................................................................2 通过引脚 4（IDRV）设置带宽 ..............................................10 技术规格 ...........................................................................................3 应用信息 .........................................................................................11 缓冲器的电气特性 .....................................................................3 开源 CCD 输出缓冲器 ............................................................11 有源电流负载电气特性 .............................................................3 省电模式......................................................................................11 绝对最大额定值 ...............................................................................4 电源旁路 .....................................................................................12 热阻 ................................................................................................4 电源时序 .....................................................................................12 ESD 警告........................................................................................4 外形尺寸 ..........................................................................................13 引脚配置和功能描述 ......................................................................5 订购指南 .....................................................................................13 修订历史 2010 年 7 月—修订版 0 至修订版 A 删除图 15 ...........................................................................................7 更改“通过引脚 6 ISF 设置有源负载电流”部分和 “通过引脚 4（IDRV）设置带宽”部分 ...................................10 2010 年 6 月—修订版 0 ：初始版 Rev. A | Page 2 of 16 ADA4800 技术规格 缓冲器的电气特性 除非另有说明，TA = 25°C，VCC = 15 V，VEE = 0 V，RIDRV = 249 kΩ 连接至 VIDRV，RLOAD = 1 kΩ 与 22 pF 电容并联，该电容与 10 Ω 电阻串联，VIN = 7.5 V（测试电路见图 2）。 表1 参数 增益 电压增益 输入 / 输出特性 输入 / 输出失调电压 IDRV 电流 输入 / 输出电压范围 输入偏置电流（IBUFF） 动态性能 -3 dB 带宽 压摆率 上升时间 下降时间 1% 建立时间 输入 / 输出延迟时间 输出电压噪声 电源 电源电压范围 电源电流（ICC） 工作温度范围 条件 最小值 典型值 最大值 单位 VIN = 6.5 V 至 8.5 V，RISF = 0 Ω 0.995 0.998 1.005 V/V 30 52 41 59 VCC − 1.4 1 mV μA V μA 182 288 400 415 2.2 1.8 5 4.5 4.5 4 0.4 0.35 1.5 MHz MHz MHz V/μs ns ns ns ns ns ns ns ns nV/√Hz RIDRV = 249 kΩ，VIDRV = 15 V VEE + 1.4 RIDRV = 300 kΩ（ICC = 1.1 mA），VOUT = 0.1 V p-p RIDRV = 150 kΩ（ICC = 2.1 mA），VOUT = 0.1 V p-p RIDRV = 50 kΩ（ICC = 4.7 mA），VOUT = 0.1 V p-p VOUT = 2 V 阶跃 VIN = 7.5 V 至 8.5 V，10% 至 90% VIN = 8.5 V 至 7.5 V，10% 至 90% VIN = 9.5 V 至 7.5 V（下降沿） VIN = 7.5 V 至 9.5 V（上升沿） VIN = 8.5 V 至 7.5 V（下降沿） VIN = 7.5 V 至 8.5 V（上升沿） VIN = 8.5 V 至 7.5 V（下降沿） VIN = 7.5 V 至 8.5 V（上升沿） 20 MHz 时 4 15 1.4 − 40 17 1.8 +85 V mA °C 有源电流负载电气特性 除非另有说明，TA = 25°C，VEE = 0 V，VISF = 3 V，RISF = 10 kΩ 连接至 VISF，VIN = 7.5 V（测试电路见图 2）。 表2 参数 输入 / 输出特性 有源负载电流（IAL） ISF 电流（IISF） 输入电压范围 工作温度范围 条件 最小值 VISF = 0 V VISF = 3 V VISF = 7.5 V RISF = 10 kΩ 典型值 1 3 12.7 111 VEE + 1.7 − 40 Rev. A | Page 3 of 16 最大值 单位 120 VCC +85 μA mA mA μA V °C ADA4800 绝对最大额定值 除非另有说明，TA = 25°C。 热阻 表2 θJA 针对最差条件 ；即器件焊接在电路板上以实现表贴封装。 参数 额定值 电源电压 18 V 输入电压 VEE 至 VCC ISF 引脚 VEE 至 VCC IDRV 引脚 VEE 至 VCC 存储温度范围 -65°C 至 +150°C 工作温度范围 -40°C 至 +85°C ESD（静电放电）敏感器件。 结温范围 -65°C 至 +150°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。 表 3. 热阻 封装类型 θJA 单位 6 引脚 LFCSP 160 °C/W 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. A | Page 4 of 16 ADA4800 引脚配置和功能描述 IN 1 VEE 2 OUT 3 EPAD 6 ISF 5 VCC 4 IDRV NOTES 1. EXPOSED PAD IS NOT INTERNALLY CONNECTED TO DIE. CONNECT TO ANY LOW IMPEDANCE NODE OR LEAVE FLOATING. 09162-002 ADA4800 图 3. 引脚配置 表 4. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 描述 1 IN 输入。将该引脚与 CCD 传感器输出端相连。 2 VEE 负电源电压。 3 OUT 输出。将该引脚与 AFE 输入端相连。 4 IDRV 带宽调节引脚。将该引脚与 VCC 相连，或通过一个外部电阻与外部电压相连。该引脚允许通过调节 ICC 来控制带宽。此外，该引脚还可用于关断缓存器。 5 VCC 正电源电压。 6 ISF 有源负载电流调节引脚。与 VCC 相连，或通过一个外部电阻与外部电压相连。此外，该引脚还可通 过一个外部电阻，连接至微控制器的逻辑输出端，以启动省电模式。该引脚可用于关断有源电流负载。 EPAD EPAD 裸露焊盘。与芯片内部无连接。可与任何低阻抗结点相连或保持浮空。 Rev. A | Page 5 of 16 ADA4800 典型工作特性 TA = 25°C，VCC = 7.5 V，VEE = − 7.5 V，RIDRV = 249 kΩ 连接至 VIDRV，VISF = − 4.5 V，RISF = 10 kΩ 连接至 VISF，在 VIN 分流端接 49.9 Ω 电阻，将电压降至 0 V，RLOAD = 1 kΩ 与 22 pF 电容并联，该电容与 10 Ω 电阻串联，将电压降至 0 V。 1 0 –1 –3 RIDRV = 50kΩ –6 –2 RIDRV = 150kΩ –9 GAIN (dB) –3 –4 RIDRV = 200kΩ –5 –6 –15 RIDRV = 200kΩ –18 –21 RIDRV = 300kΩ –7 RIDRV = 150kΩ –12 RIDRV = 300kΩ –24 –9 1M –27 VOUT = 2V p-p –30 1M VOUT = 100mV p-p 10M 100M 1G FREQUENCY (Hz) 09162-003 –8 10M 100M 1G FREQUENCY (Hz) 图 4. 不同 IDRV 电阻值条件下的小信号频率响应 09162-006 GAIN (dB) 3 RIDRV = 50kΩ 0 图 7. 不同 IDRV 电阻值条件下的大信号频率响应 3 1.5 2.4 1.0 2.0 0.5 1.6 TA = +85°C –9 –12 VOUT = 100mV p-p 10M 100M 1G FREQUENCY (Hz) VOUT –0.5 0.8 –1.5 0.4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 TIME (ns) 图 5. 不同温度条件下的小信号频率响应 图 8. 建立时间（2 V 至 0 V 输出阶跃） 1.4 2.0 1.4 1.5 1.2 1.5 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.8 0.5 0.8 0 0.6 0.6 VIN – VOUT –0.5 0.4 –1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 TIME (ns) 9 –0.5 0.4 VIN – VOUT –1.0 0.2 VOUT –1.5 –2.0 VOUT (V) 0 % SETTLING ERROR 2.0 0 –1.5 –0.2 –2.0 09162-005 % SETTLING ERROR VIN – VOUT –1.0 09162-004 –15 1M 1.2 0 VOUT (V) –6 09162-007 TA = +25°C 图 6. 建立时间（1 V 至 0 V 输出阶跃） 0.2 VOUT 0 1 2 0 3 4 5 6 7 8 TIME (ns) 图 9. 建立时间（0 V 至 1 V 输出阶跃） Rev. A | Page 6 of 16 9 –0.2 09162-008 GAIN (dB) –3 % SETTLING ERROR 0 VOUT (V) TA = –40°C ADA4800 1.2 1.0 700 1V TO 0V PULSE 0.5V TO 0V PULSE 400 0V TO 0.5V PULSE 300 0.6 INPUT 0.2 0 0V TO 1V PULSE 200 11 12 13 14 15 16 SUPPLY VOLTAGE (V) –0.2 0 1 2 6 7 8 9 10 2.0 INPUT 0.8 PULSE RESPONSE (V) 0.6 OUTPUT 0.4 0.2 1.5 INPUT 1.0 OUTPUT 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TIME (ns) 09162-010 0 –0.5 13 15 30 ACTIVE LOAD CURRENT, IAL (mA) 2.0 1.5 INPUT 1.0 OUTPUT 0.5 6 8 10 TIME (ns) 12 14 09162-011 0 4 21 23 25 27 图 14. 负脉冲响应（2 V 至 0 V） 2.5 2 19 TIME (ns) 图 11. 正脉冲响应（0 V 至 1 V） 0 17 09162-014 0 0 图 12. 正脉冲响应（0 V 至 2 V） RISF = 10kΩ 25 20 15 10 5 0 –7.5 –5.5 –3.5 –1.5 0.5 2.5 4.5 VISF (V) 图 15. 输入电流与 ISF 引脚电压（VISF）的关系 Rev. A | Page 7 of 16 6.5 09162-018 PULSE RESPONSE (V) 5 2.5 1.0 PULSE RESPONSE (V) 4 图 13. 负脉冲响应（1 V 至 0 V） 1.2 –0.5 3 TIME (ns) 图 10. 输入至输出延迟时间与电源电压的关系 –0.2 OUTPUT 0.4 09162-013 500 0.8 PULSE RESPONSE (V) 600 09162-009 INPUT TO OUTPUT DELAY TIME (ps) 800 ADA4800 1.6 0.14 0.12 1.4 IISF 1.2 1.0 0.08 ICC (mA) 0.06 0.6 IIDRV 0.04 0.8 0.4 0.02 0 10 20 30 40 50 60 70 0 –7.5 09162-019 0 –40 –30 –20 –10 80 TEMPERATURE (°C) –3.5 –1.5 0.5 2.5 4.5 6.5 14 VIDRV (V) 图 16. ISF 和 IDRV 电流与温度的关系 图 18. ICC 与 IDRV 引脚电压（VIDRV）的关系 0 700 600 –5 500 400 –10 300 200 VOS (mV) –15 –20 100 0 –100 –25 –200 –300 –30 –400 –500 –35 –600 –40 –40 –15 10 35 TEMPERATURE (°C) 60 85 09162-020 VOS (mV) –5.5 09162-021 0.2 09162-022 CURRENT (mA) 0.10 图 17. VOS 与温度的关系 –700 0 2 4 6 8 10 12 VIN (V) 图 19. 输出失调电压与输入电压的关系 Rev. A | Page 8 of 16 ADA4800 测试电路 VISF 5 VCC IDRV ISF IBUFF +1 IAL IN 49.9Ω 2 IDRV ADA4800 3 VEE 4.68mA 1 4 15V 10Ω 22pF 7.5V 7.5V 图 20. 典型电流 Rev. A | Page 9 of 16 OUT 1kΩ 09162-026 ISF 10µF RIDRV 249kΩ 0.05mA + 1.41mA 0.11mA RISF0.1µF 10kΩ 6 2.96mA 3V ADA4800 工作原理 ADA4800 是一款内置有源负载的缓冲器。各元件（有源负 载和缓冲器）独立工作，如下列章节所述。 通过引脚 6（ISF）设置有源负载电流 引脚 ISF 用于设定有源电流负载（IAL）的值。利用公式 1 设置 ISF 电流。 I ISF = VISF − 1.55 V R ISF + 3 kΩ (1) 其中 ： VISF 与引脚 2 相关。VISF 既可作为外部电压源 VCC，又可作 为 GPO 输出，下文将详细说明。 RISF 是连接在引脚 ISF 与 VISF 之间的外部电阻。 有源负载电流（流入引脚 IN）与 IISF 成比例变化，可通过 公式 2 计算。 IAL = IISF × 27 图 22 显示了 ADA4800 省电模式的应用配置。 流入输入引脚的电流量取决于 ISF 和微控制器 GPO 引脚之 间连接的外部电阻。此电流可通过公式 1 和公式 2 计算。 通过引脚 4（IDRV）设置带宽 通过引脚 IDRV 可确定缓存器的静态电流 ICC。ICC 的值越大， 功耗越高，带宽越宽。用公式 3 设定静态电流值。 I IDRV = (3) 其中 ： VIDRV 与引脚 2 相关。VIDRV 既可以是外部电压源，也可以是 VCC。 RIDRV 是连接在引脚 IDRV 和 VIDRV 之间的外部电阻。 ICC 电流值与 IIDRV 成比例变化 ；可通过公式 4 计算。 (2) ADA4800 可通过降低有源负载电流来降低功耗。在引脚 ISF 与系统微控制器的任一通用输出（GPO）引脚之间连 接一个外部电阻，可对有源负载电流实现逻辑控制。将一 个 GPO 置于逻辑高电平状态可使能有源负载电流。向引 脚 ISF 施加 –VS 或将其置于高阻态，可关断有源负载电流， 使 ADA4800 进入省电模式。 VIDRV − 0.8V R IDRV + 28 kΩ ICC = IIDRV × 26 向引脚 IDRV 施加 –VS，可关断缓冲器。 Rev. A | Page 10 of 16 (4) ADA4800 应用信息 开源 CCD 输出缓冲器 作为开源 CCD 缓冲器时，为充分发挥省电特性的配置。在 省电模式下，在引脚 ISF 与系统微控制器的任一通用输出 （GPO）引脚之间连接一个外部电阻，可对 IAL 实现逻辑控制。 将 GPO 置于逻辑高电平状态可使能输入吸电流，而置于逻 辑低电平状态则禁用输入吸电流并置位省电模式。 ADA4800 具有低功耗、高压摆率和快速建立时间特性；因此， 它是具有开源输出配置的 CCD 传感器输出缓冲器的理想解 决方案。图 21 显示 ADA4800 作为 CCD 传感器输出缓冲器 的典型应用电路。 VISF 0V TO 3V GPO PIN VISF 0.1µF 6 0.1µF ISF 5 6 0.1µF RIDRV 249kΩ 47µF 0.1µF VCC IIDRV IISF IBUFF +1 4 + 0.1µF ISF 5 0.1µF VCC IBUFF +1 IDRV ADA4800 1 IAL 2 IN 4 IIDRV IISF 15V RIDRV 249kΩ 47µF IDRV ADA4800 3 VEE OUT CCD IN 2 VEE 3 AFE 图 22. 利用 GPO 驱动 ISF 电压 OUT AFE CCD 09162-027 1 IAL 图 23 所示为 ADA4800 省电特性示例。 图 21. 典型应用框图 GPO1 为降低耦合至引脚 ISF 和 IDRV 的电源噪声的影响，采用了 数个 0.1 μF 陶瓷旁路去耦电容。为获得最佳的性能，应将 这些电容尽可能靠近各引脚放置。 AFE GPO2 MAIN BOARD 20kΩ 20kΩ ISF ADA4800 FPC 图 23. 吸电流选择框图示例 省电模式 IAL 的三种组合见图 23。由施加于引脚 GPO1 和 GPO2 的逻 辑信号决定选择哪种 IAL 组合。表 5 列出了 IAL 选择组合。 ADA4800 缓冲器的静态功耗仅 20 mW。为进一步降低功耗， 可在器件处于待机模式时切断 ADA4800 有源负载电流，或 在器件处于监测模式时降低该电流。图 22 显示 ADA4800 表 5. 输入吸电流选择 模式 GPO1 GPO2 电阻 (kΩ) 有源负载电流，IAL (mA) 待机 高阻态 高阻态 高阻态 0 0 0 不适用 高阻态 1 20 1 高阻态 20 1 1 10 休眠 有效 15V 09162-029 RISF 120kΩ 15V + RISF 10kΩ 09162-028 CCD 的输出端直接与 ADA4800 的引脚 IN 相连，随后，该 引脚 OUT 的输出信号交流耦合至模拟前端的输入端。 Rev. A | Page 11 of 16 1.90 3.36 ADA4800 电源旁路 电源时序 用户应注意旁路 ADA4800 的电源引脚。为最大程度地减少 电源电压纹波、 降低功耗， 应采用具有低等效串联电阻 （ESR） 的高品质电容（例如 ：多层陶瓷电容（MLCC））。如需为 较低频率信号提供较好的去耦性能，必须在紧靠 ADA4800 的位置连接一个 2.2 μF 至 47 μF 的大电容（通常为钽电容）。 实际电容值由电路瞬态和频率要求决定。此外，应将 0.1 μF MLCC 去耦电容放置在尽可能靠近电源引脚的位置 ；二 者的距离应不超过 ⅛ 英寸。地回路应立即与接地层端接。 将旁路电容回路尽可能地靠近负载回路，可减少接地回路， 提高性能。 在 VCC 和 GND 之间连接多个内部背对背二极管（见图 24），可为所有输入 / 输出引脚提供 ESD 保护。当 ADA4800 的电源关闭后（VCC = 0 V），一个输入 / 输出引脚处的电压 可开启保护二极管并对 IC 造成永久的破坏或损毁。为防止 在通电过程中出现这一现象，在 VCC 完全上电并稳定之前， 不可向任一输入 / 输出引脚施加电压。在断电状态下，在 关闭 VCC 之前，应消除输入 / 输出引脚电压或将该电压降 至 0 V。 VCC ADA4800 09162-030 EXTERNAL PIN 图 24. 简化的输入 / 输出电路 当向某个输入 / 输出引脚施加电压且 VCC = 0 V 时，应通过 电源或通过增加一个串行电阻，将电流限制在 5 mA 或更 低的水平。 Rev. A | Page 12 of 16 ADA4800 外形尺寸 1.15 1.05 0.95 1.65 1.60 SQ 1.55 0.50 BSC 6 4 PIN 1 INDEX AREA 0.375 0.300 0.225 TOP VIEW 0.60 0.55 0.50 3 0.05 MAX 0.02 NOM 0.30 0.25 0.20 1 BOTTOM VIEW PIN 1 INDICATOR (R 0.15) FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. 0.152 REF 101409-A SEATING PLANE 0.60 0.50 0.40 EXPOSED PAD 图 25. 6 引脚引脚架构芯片级封装 [LFCSP_UD] 1.60 mm × 1.60 mm 超薄体双引脚 （CP-6-4） 尺寸（单位 ：mm） 订购指南 1 型号 1 温度范围 封装描述 封装选项 标识 ADA4800ACPZ-R2 -40°C 至 +85°C 6 引脚引脚架构芯片级封装 [LFCSP_UD] CP-6-4 H2E ADA4800ACPZ-R7 -40°C 至 +85°C 6 引脚引脚架构芯片级封装 [LFCSP_UD] CP-6-4 H2E ADA4800ACPZ-RL -40°C 至 +85°C 6 引脚引脚架构芯片级封装 [LFCSP_UD] CP-6-4 H2E Z = 符合 RoHS 标准的器件。 Rev. A | Page 13 of 16 ADA4800 注释 Rev. A | Page 14 of 16 ADA4800 注释 Rev. A | Page 15 of 16 ADA4800 注释 ©2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D09162sc-0-9/11(A) Rev. A | Page 16 of 16