ADA4841-2YRZ-R7

低功耗、低噪声、 低失真、轨到轨输出放大器 ADA4841-1/ADA4841-2 连接图 产品特性 低功耗：每个放大器1.1 mA 低宽带噪声 2.1 nV/√Hz 1.4 pA/√Hz 低1/f噪声 7nV/√Hz(10 Hz) 13 pA/√Hz (10 Hz) 低失真：−105 dBc (100 kHz)，VO = 2 V p-p 高速 -3 dB带宽：80 MHz (G = +1) 压摆率：12 V/μs 0.1%建立时间：175 ns 低失调电压：0.3 mV(最大值) 轨到轨输出 关断模式 宽电源电压范围：2.7 V至12 V ADA4841-1 –IN 2 7 +VS +IN 3 6 VOUT –VS 4 5 NC 图1. 8引脚SOIC (R) ADA4841-1 6 +VS –VS 2 5 POWER DOWN +IN 3 4 –IN 05614-099 VOUT 1 图2. 6引脚SOT-23 (RJ) ADA4841-2 OUT1 1 8 +VS –IN1 2 7 OUT2 +IN1 3 6 –IN2 –VS 4 5 +IN2 应用 低功耗、低噪声信号处理 电池供电仪器仪表 16位PulSAR® ADC设备 概述 05614-001 TOP VIEW NC 1 (Not to Scale) 8 POWER DOWN NOTES 1. FOR 8-LEAD LFCSP_WD, CONNECT EXPOSED PADDLE TO GND. 05614-064 TOP VIEW (Not to Scale) 图3. 8引脚MSOP (RM)、8引脚SOIC_N (R)和8引脚LFCSP_WD (CP) ADA4841-1/ADA4841-2是单位增益稳定、低噪声、低失 ADA4841-1/ADA4841-2的封装符合RoHS引脚表面处理规 真、轨到轨输出放大器，静态电流最大值为1.5 mA。这些 范。这些放大器的额定工作温度范围为−40°C至+125℃工 放大器不仅功耗低，还提供2.1 nV/√Hz的低宽带电压噪声性 业温度范围。 能和1.4 pA/√Hz的电流噪声，100 kHz时具有极佳的-105 dBc无 –30 ADA4841-1/ADA4841-2的输出摆幅可达每供电轨的50 mV 以下，输入共模电压范围扩展至负电源电压，可以最小峰 值驱动高达10 pF的容性负载。 它们提供有效支持最新16位至18位ADC所需的性能，是便 携式仪器仪表、高通道数、工业测量和医疗应用的理想选 择，适合驱动16位PulSAR ADC AD7685 /AD7686。 HARMONIC DISTORTION (dBc) 境，10 Hz时放大器具有7 nV/√Hz和13 pA/√Hz的低1/f噪声。 –40 VS = ±5V G = +1 –50 –60 –70 2V p-p THIRD –80 –90 –100 2V p-p SECOND 05614-048 杂散动态范围(SFDR)。为了在更低频率下保持低噪声环 –110 –120 0.01 0.1 1 FREQUENCY (MHz) 图4. 谐波失真 Rev. E 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 ©2005–2010 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。 ADA4841-1/ADA4841-2 目录 产品特性 ...........................................................................................1 裕量考虑因素 ...........................................................................14 应用....................................................................................................1 容性驱动....................................................................................15 连接图 ...............................................................................................1 输入保护....................................................................................15 概述....................................................................................................1 掉电工作模式 ...........................................................................16 修订历史 ...........................................................................................2 应用信息 17 技术规格 ...........................................................................................3 典型性能值 ...............................................................................17 绝对最大额定值..............................................................................6 16位ADC驱动器 ......................................................................17 热阻 ..............................................................................................6 重构滤波器 ...............................................................................17 最大功耗......................................................................................6 布局考虑因素 ...........................................................................18 ESD警告.......................................................................................6 接地层 ........................................................................................18 典型性能参数 ..................................................................................7 电源旁路....................................................................................18 工作原理 .........................................................................................13 外形尺寸 .........................................................................................19 放大器描述 ...............................................................................13 订购指南....................................................................................20 直流误差....................................................................................13 噪声考虑因素 ...........................................................................13 修订历史 2010年12月—修订版D至修订版E 更改“负电源抑制比”条件 .............................................................3 更改“订购指南”.............................................................................20 2010年1月—修订版C至修订版D 增加LFCSP封装........................................................................ 通篇 更改表4中“工作温度范围”参数 ..................................................6 更新外形尺寸 ................................................................................19 更改“订购指南”.............................................................................20 2006年3月—修订版B至修订版C 增加SOT-23封装 ...................................................................... 通篇 更改“概述” .......................................................................................1 更改表1 .............................................................................................3 更改表2 .............................................................................................4 更改表3 .............................................................................................5 更改“输入保护”部分....................................................................15 更改“订购指南”.............................................................................20 2005年10月—修订版A至修订版B 增加ADA4841-2 ....................................................................... 通篇 更改“特性和概述” ..........................................................................1 更改表1 .............................................................................................3 更改表2 .............................................................................................4 更改表3 .............................................................................................5 更改表4、表5和图4 .......................................................................6 更改图6 .............................................................................................7 更改图12、图13、图15和图16 ....................................................8 删除图25；重新排序编号 ..........................................................10 更改图24和图28 ............................................................................10 更改图31 .........................................................................................11 插入图37；重新排序编号 ..........................................................12 更改“放大器描述”部分和图39...................................................13 将“直流性能考虑因素”部分改为“直流误差”部分 ................13 更改“噪声考虑因素”部分 ...........................................................14 更改“裕量考虑因素”和图39.......................................................15 更改“掉电工作模式”部分 ...........................................................16 更改“16位ADC驱动器”部分、图48和图49.............................17 更改“电源旁路”部分....................................................................18 更新外形尺寸 ................................................................................19 更改“订购指南”.............................................................................20 2005年9月—修订版0至修订版A 更改“特性” .......................................................................................1 更改图2 .............................................................................................1 更改图12 ...........................................................................................8 更改图40 .........................................................................................14 更改“裕量考虑因素”部分 ...........................................................15 2005年7月—修订版0：初始版 Rev. E | Page 2 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 技术规格 除非另有说明，TA = 25°C，VS = ±5 V，RL = 1 kΩ，增益 = +1。 表1. 参数 动态性能 -3 dB带宽 压摆率 0.1%建立时间 0.01%建立时间 噪声/谐波性能 谐波失真HD2/HD3 输入电压噪声 输入电流噪声 直流性能 输入失调电压 输入失调电压漂移 输入偏置电流 输入失调电流 开环增益 输入特性 输入电阻(共模模式) 输入电阻(差分模式) 输入电容(共模模式) 输入电容(差分模式) 输入共模电压范围 共模抑制比(CMRR) 匹配特性(ADA4841-2) 输入失调电压 输入偏置电流 POWER DOWN 引脚(ADA4841-1) POWER DOWN 电压 POWER DOWN 电压 输入电流 使能 关断 开关速度 使能 关断 输出特性 输出电压摆幅 输出电流限值 容性负载驱动 电源 工作范围 每个放大器的静态电流 正电源抑制比 负电源抑制比 条件 最小值 典型值 VO = 0.02 V p-p VO = 2 V p-p G = +1，VO = 9 V步进，RL = 1 kΩ G = +1，VO = 8 V步进 G = +1，VO = 8 V步进 58 80 3 13 650 1000 MHz MHz V/µs ns ns −111/−105 −80/−67 2.1 1.4 dBc dBc nV/√Hz pA/√Hz 12 fC = 100 kHz, VO = 2 V p-p, G = +1 fC = 1 MHz, VO = 2 V p-p f = 100 kHz f = 100 kHz 40 1 3 VO = ±4 V 0.1 120 103 最大值 单位 300 5.3 0.5 90 25 µV µV/°C µA µA dB 115 MΩ kΩ pF pF V dB 70 60 µV nA 使能 关断模式 >3.6 +1 源电流，VIN = +VS，RL = 50 Ω至GND 吸电流，VIN = −VS，RL = 50 Ω至GND 30%过冲 −5.1 95 ±4.9 +4 Rev. E | Page 3 of 20 95 96 µA µA 1 40 µs µs ±4.955 30 60 15 V mA mA pF 2.7 POWER DOWN = +5 V POWER DOWN = −5 V +VS = +5 V 至 +6 V, −VS = −5 V +VS = +5 V, −VS = −5 V 至 −6 V 2 −30 1.2 40 110 120 12 1.5 90 V mA µA dB dB ADA4841-1/ADA4841-2 除非另有说明，TA = 25°C，VS = 5 V，RL = 1 kΩ，增益 = +1，VCM = 2.5 V。 表2. 参数 动态性能 -3 dB带宽 压摆率 0.1%建立时间 0.01%建立时间 噪声/谐波性能 谐波失真HD2/HD3 输入电压噪声 输入电流噪声 串扰 直流性能 输入失调电压 输入失调电压漂移 输入偏置电流 输入失调电流 开环增益 输入特性 输入电阻(共模模式) 输入电阻(差分模式) 输入电容(共模模式) 输入电容(差分模式) 输入共模电压范围 共模抑制比(CMRR) 匹配特性(ADA4841-2) 输入失调电压 输入偏置电流 POWER DOWN 引脚(ADA4841-1) POWER DOWN 电压 POWER DOWN 电压 输入电流 使能 关断 开关速度 使能 关断 输出特性 输出电压摆幅 输出电流限值 容性负载驱动 电源 工作范围 每个放大器的静态电流 正电源抑制比 负电源抑制比 条件 最小值 典型值 VO = 0.02 V p-p VO = 2 V p-p G = +1，VO = 4 V步进，RL = 1 kΩ G = +1，VO = 2 V步进 G = +1，VO = 2 V步进 54 80 3 12 175 550 MHz MHz V/µs ns ns fC = 100 kHz, VO = 2 V p-p fC = 1 MHz, VO = 2 V p-p f = 100 kHz f = 100 kHz f = 100 kHz −109/−105 −78/−66 2.1 1.4 −117 dBc dBc nV/√Hz pA/√Hz dB VO = 0.5 V 至 4.5 V 40 1 3 0.1 124 10 103 最大值 300 5.3 0.4 90 25 1 3 单位 µV µV/°C µA µA dB 115 MΩ kΩ pF pF V dB 70 70 µV nA 使能 关断模式 >3.6 +1 源电流，VIN = +VS，RL = 50 Ω至VCM 吸电流，VIN = −VS，RL = 50 Ω至VCM 30%过冲 −0.1 88 0.08 至 4.92 +4 Rev. E | Page 4 of 20 95 96 µA µA 1 40 µs µs 0.029 至 4.974 30 60 15 V mA mA pF 2.7 POWER DOWN = 5 V POWER DOWN = 0 V +VS = +5 V 至 +6 V, −VS = 0 V +VS = +5 V, −VS = 0 V 至 −1 V 2 −30 1.1 35 110 120 12 1.4 70 V mA µA dB dB ADA4841-1/ADA4841-2 除非另有说明，TA = 25°C，VS = 3 V，RL = 1 kΩ，增益 = +1，VCM = 1.5 V。 表3 . 参数 动态性能 -3 dB带宽 压摆率 0.1%建立时间 0.01%建立时间 噪声/谐波性能 谐波失真HD2/HD3 输入电压噪声 输入电流噪声 直流性能 输入失调电压 输入失调电压漂移 输入偏置电流 输入失调电流 开环增益 输入特性 输入电阻（共模模式） 输入电阻（差分模式） 输入电容（共模模式） 输入电容（差分模式） 输入共模电压范围 共模抑制比(CMRR) 匹配特性(ADA4841-2) 输入失调电压 输入偏置电流 POWER DOWN 引脚(ADA4841-1) POWER DOWN 电压 POWER DOWN 电压 输入电流 使能 关断 开关速度 使能 关断 输出特性 输出电压摆幅 输出电流限值 容性负载驱动 电源 工作范围 每个放大器的静态电流 正电源抑制比 负电源抑制比 条件 最小值 典型值 VO = 0.02 V p-p G = +1，VO = 2 V步进，RL = 1 kΩ G = +1，VO = 1 V步进 G = +1，VO = 1 V步进 52 10 80 12 120 250 MHz V/µs ns ns fC = 100 kHz, VO = 1 V p-p fC = 1 MHz, VO = 1 V p-p f = 100 kHz f = 100 kHz −97/−100 −79/−80 2.1 1.4 dBc dBc nV/√Hz pA/√Hz VO = 0.5 V 至 2.5 V 40 1 3 0.1 123 101 最大值 300 5.3 0.5 90 25 1 3 单位 µV µV/°C µA µA dB 115 MΩ kΩ pF pF V dB 70 60 µV nA 使能 关断模式 >1.6 +1 源电流，VIN = +VS，RL = 50 Ω至VCM 吸电流，VIN = −VS，RL = 50 Ω至VCM 30%过冲 0.045 至 2.955 +2 Rev. E | Page 5 of 20 95 96 µA µA 1 40 µs µs 0.023 至 2.988 30 60 30 V mA mA pF 2.7 POWER DOWN = 3 V POWER DOWN = 0 V +VS = +3 V 至 +4 V, −VS = 0 V +VS = +3 V, −VS = 0 V 至 −1 V 2 −30 1.1 25 110 120 12 1.3 60 V mA µA dB dB ADA4841-1/ADA4841-2 绝对最大额定值 PD = 静态功耗 + (总驱动功耗 − 负载功耗) 表4 . 参数 电源电压 功耗 共模输入电压 差分输入电压 存储温度范围 工作温度范围 引脚温度 结温 额定值 12.6 V 见图5 −VS − 0.5 V至+VS + 0.5 V ±1.8 V −65°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C JEDEC J-STD-20 150°C 应当考虑均方根输出电压。如果RL以−VS为基准，如同在 单电源供电情况下，则总驱动功耗为VS × IOUT。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，VOUT = VS/4。 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，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，推断器件 单电源供电且RL以−VS为基准时，最差情况为VOUT = VS/2。 能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响 气流可增强散热，从而有效降低θJA。此外，更多金属直接 器件的可靠性。 与器件下的封装引脚和通孔接触，这同样可降低θJA。 热阻 图5显示在JEDEC标准4层板上，8引脚SOIC_N (125°C/W)、 θJA针对最差条件，即器件焊接在电路板上以实现表贴封装。 6引脚SOT-23(170°C/W)、8引脚MSOP (145°C/W)和8引脚 表5. 热阻 的关系。θJA值均为近似值。 单位 °C/W °C/W °C/W °C/W 2.0 最大功耗 ADA4841-1/ ADA4841-2的最大安全功耗受限于相应的芯片 结温(TJ)的升高情况。达到玻璃化转变温度150°C左右时， 塑料的特性会发生改变。即使只是暂时超过这一温度限值 也有可能改变封装对芯片作用的应力，从而永久性地转变 放大器的参数性能。长时间超过150°C的结温会导致芯片 LFCSP 1.5 SOIC MSOP 1.0 SOT-23 0.5 0 05614-061 θJA 125 170 130 103 MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) 封装类型 8引脚 SOIC_N 6引脚 SOT-23 8引脚 MSOP 8引脚 LFCSP_WD LFCSP_WD (103°C/W)四种封装的最大安全功耗与环境温度 –55 –45 –35 –25 –15 –5 器件出现变化，因而可能造成性能下降或功能丧失。 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 AMBIENT TEMPERATURE (°C) 封装的功耗(PD)为静态功耗与芯片中放大器的输出端驱动 图5. 4层板最大功耗与温度的关系 所导致的功耗之和，而静态功耗则为电源引脚之间的电压 (VS)乘以静态电流(IS)。 ESD警告 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。 Rev. E | Page 6 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 典型性能参数 除非另有说明，RL = 1 kΩ。 3 VOUT = 2V pp VS = 5V G = +1 0 VS = 5V VIN = 20mV p-p G = +1 –40°C GAIN (dB) G = +10 –3 G = +2 –6 +125°C –3 –9 0.1 10 1 05614-028 –6 –9 –12 0.1 1 FREQUENCY (MHz) 6 VIN = 20mV p-p G = +1 VS = 5V 图9. 小信号频率响应与温度的关系 2 20pF 20pF WITH 100Ω SNUBBER 1 VIN = 20mV p-p G = +1 VS = +3V VS = +5V VS = ±5V 0 0 0pF –3 GAIN (dB) 10pF –1 –2 –3 –4 05614-026 –6 1 10 05614-029 –9 0.1 –5 –6 0.1 100 FREQUENCY (MHz) 1 图7. 小信号频率响应与容性负载的关系 3 VIN = 20mV p-p VS = 5V G = –1 0 图10. 小信号频率响应与电源电压的关系 3 G = +1 G = +10 VS = ±5V G = +1 10mV p-p 0 GAIN (dB) –3 –6 –3 2V p-p 400mV p-p 20mV p-p –6 05614-027 –9 –12 0.1 100 10 FREQUENCY (MHz) 1 10 100 –9 0.1 100mV p-p 05614-014 CLOSED-LOOP GAIN (dB) 3 100 10 FREQUENCY (MHz) 图6. 大信号频率响应与增益的关系 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) +25°C 0 05614-021 NORMALIZED CLOSED-LOOP GAIN (dB) 3 1 10 FREQUENCY (MHz) FREQUENCY (MHz) 图8. 小信号频率响应与增益的关系 图11. 不同VOUT 下的频率响应 Rev. E | Page 7 of 20 100 ADA4841-1/ADA4841-2 –20 –40 –40 100 PHASE –60 40 –100 20 –120 0 –140 –20 10 100 1k 10k 100k 1M 10M –160 100M FREQUENCY (Hz) –50 –70 –90 –100 –130 0.01 ±5V SECOND 图15. 不同电源下谐波失真与频率的关系 VOLTAGE NOISE (nV/ Hz) G = +5 THIRD –70 G = +2 SECOND G = +5 SECOND –100 G = +1 SECOND –110 G = +1 THIRD –120 G = +2 THIRD 1 0.1 1 10 FREQUENCY (MHz) 100 1k VS = ±5V 8V p-p SECOND 8V p-p THIRD –70 –80 4V p-p THIRD 4V p-p SECOND –90 –100 2V p-p SECOND 0.1 10 1 05614-046 2V p-p THIRD –110 –120 0.01 10M 1 0.1 10 FREQUENCY (MHz) 05614-018 –60 1M 100 VS = ±5V G = +1 –50 100k 图16. 电压噪声与频率的关系 CURRENT NOISE (pA/ Hz) –40 10k FREQUENCY (Hz) 图13. 不同增益下谐波失真与频率的关系 –30 1 0.1 FREQUENCY (MHz) VS = ±5V –60 –130 0.01 +5V THIRD 10 –50 –90 ±5V THIRD –110 VS = + 5V VOUT = 2V p-p –80 +3V THIRD 05614-045 HARMONIC DISTORTION (dBc) –40 +3V SECOND –80 图12. 开环增益和相位与频率的关系 –30 +5V SECOND –60 –120 05614-042 –80 60 VOUT = 2V p-p G = +2 05614-034 80 HARMONIC DISTORTION (dBc) OPEN-LOOP GAIN (dB) –30 05614-047 MAGNITUDE 120 0 HARMONIC DISTORTION (dBc) VS = 5V OPEN-LOOP PHASE (Degrees) 140 100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 图14. 不同输出电压下谐波失真与频率的关系 图17. 电流噪声与频率的关系 Rev. E | Page 8 of 20 1M ADA4841-1/ADA4841-2 55 0.25 45 0.24 40 OUTPUT VOLTAGE (V) 35 30 25 20 15 10 G = +2 TIME = 50ns/DIV VS = +3V VS = +5V 0.23 VS = ±5V 0.22 0.21 05614-053 0.20 5 0 –5 –4 –2 0 2 4 05614-033 NUMBER OF PARTS COUNT = 190 50 x = 0.36µV/°C σ = 1.21µV/°C 0.19 6 OFFSET DRIFT DISTRIBUTION (µV/°C) 图21. 不同电源下的小信号瞬态响应 图18. 输入失调电压漂移分布图 10 0.15 G = +1 VS = 5V 9 0.14 7 OUTPUT VOLTAGE (V) NONLINEARITY (µV) 8 6 5 4 3 G = +2 VIN = 20mV p-p TIME = 50ns/DIV 0pF 0.13 10pF 0.12 0.11 0 0 1 2 3 0.09 5 4 20pF 47pF 0.10 05614-013 1 VIN (V) 05614-031 2 图22. 不同容性负载下的小信号瞬态响应 图19. 非线性与VIN 的关系 0.130 0.125 60 0.120 OUTPUT VOLTAGE (V) 80 40 20 0 0.115 –40 0.095 –2 0 2 4 6 VOUT (V) VS = 5V 0.105 0.100 –4 VS = 3V 0.110 –20 –60 –6 G = +1 TIME = 50ns/DIV 05614-030 VS = ±5 05614-036 VOFFSET (µV) 100 0.090 图23. 不同电源下的小信号瞬态响应 图20. 输入误差电压与输出电压的关系 Rev. E | Page 9 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 4.5 VS = 5V G = +1 TIME = 200ns/DIV VIN 5 VOUT 3.5 OUTPUT VOLTAGE (V) 4 G = +2 VS = 5 TIME = 100ns/DIV 4.0 3 2 1 +125°C 2.5 –40°C 2.0 1.5 1.0 0.5 05614-016 0 –1 0 图24. 输入过驱恢复 2.0 1.5 EXPANDED V OUT (mV) 4 3 2 1 05614-023 VOUT 0.5 VOUT (EXPANDED) VIN 0 –0.5 –0.5 –1.0 –1.0 –1.5 –1.5 –2.0 –2.0 图25. 输出过驱恢复 0.5 6 VS = ±5V VOUT = 2V p-p TIME = 100ns/DIV 1.2 POWER DOWN PIN +25°C 5 G = +2 G = +1 0 –0.5 –1.0 05614-022 OUTPUT VOLTAGE (V) 1.0 图28. 建立时间 POWER DOWN PIN (V) 1.5 –1.5 0.5 1.0 4 0.8 –40°C +125°C 3 0.6 2 0.4 1 0.2 0 –1 VS = 5V G = +1 VIN = 1VDC TIME = 200ns/DIV 图29. 上电时间与温度的关系 图26. 不同增益下的大信号瞬态响应 Rev. E | Page 10 of 20 0 –0.2 VOUT (V) –1 1.5 1.0 1.0 0 2.0 VIN AND V OUT (V) VOUT 0 VS = 5V G = +1 VOUT = 2V p-p TIME = 100ns/DIV 05614-041 VS = 5V G = +2 TIME = 100ns/DIV VIN × 2 5 图27. 压摆率与温度的关系 05614-039 6 INPUT AND OUTPUT VOLTAGE (V) +25°C 3.0 05614-019 INPUT AND OUTPUT VOLTAGE (V) 6 ADA4841-1/ADA4841-2 0.8 3 0.6 +125°C 2 +25°C 0.4 1 –40°C 0.2 0 POWER DOWN PIN 05614-040 0 –1 POWER SUPPLY REJECTION (dB) 4 0 VOUT (V) POWER DOWN PIN 5 –0.2 VS = 5V –20 –40 +PSR –60 –80 –PSR –100 –120 100 1k 10k 100 +125°C 1.4 1.2 +25°C 1.0 0.8 –40°C 0.6 0.4 0.2 05614-020 0 –0.2 0.5 0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 100M 1 0.1 0.01 0.001 100 5.0 1k 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 图34. 输出阻抗与频率的关系 40 VS = ±5V G = +1 30 –40 –60 –80 05614-009 –100 10k 100k 1M 10M 100M FREQUENCY (Hz) VS = +5V 20 10 0 –10 VS = ±5V –20 VS = +3V –30 –40 –50 –40 05614-057 INPUT OFFSET VOLTAGE (µV) –20 1k 10M 10 图31. 每个放大器的电源电流与POWER DOWN引脚电压的关系 –120 100 100M VS = 5V POWER DOWN PIN (V) 0 10M 05614-024 VS = 5V 1M 图33. PSR与频率的关系 CLOSED-LOOP OUTPUT IMPEDANCE (Ω) SUPPLY CURRENT/AMPLIFIER (mA) 1.6 100k FREQUENCY (Hz) 图30. POWER DOWN时间与温度的关系 COMMON-MODE REJECTION (dB) POWER DOWN PIN (V) 1.2 VS = 5V G = +1 VIN = 1VDC 1.0 TIME = 10µs/DIV 05614-025 6 –25 –10 5 20 35 50 65 80 95 110 TEMPERATURE (°C) 图35. 不同电源下输入失调电压与温度的关系 图32. CMR与频率的关系 Rev. E | Page 11 of 20 125 ADA4841-1/ADA4841-2 –40 CROSSTALK (dB) VS = +5V 3.4 VS = +3V 3.3 VS = ±5V 3.2 3.1 –40 –25 –10 5 20 35 50 65 80 95 110 125 TEMPERATURE (°C) –70 –80 –90 –110 –130 –140 10k 1.4 1.3 1.2 VS = ±5V VS = +5V 0.8 –40 05614-059 SUPPLY CURRENT (mA) 1.5 0.9 VS = +3V –25 –10 5 20 35 50 65 80 95 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 图38. 输出间串扰 1.6 1.0 B TO A –120 图36. 不同电源下输入偏置电流与温度的关系 1.1 A TO B –100 05614-062 3.5 G = +1 –50 V = 5V S RL = 1kΩ –60 05614-058 INPUT BIAS CURRENT (µA) 3.6 110 125 TEMPERATURE (°C) 图37. 不同电源下电源电流与温度的关系 Rev. E | Page 12 of 20 100M 1G ADA4841-1/ADA4841-2 工作原理 放大器描述 总输出电压误差为放大器失调电压和输入电流引起的误差 ADA4841-1/ADA4841-2是低功耗、低噪声、精密电压反馈 之和。失调电压引起的输出误差可以通过下式估算： 型运算放大器，可在单通道或双通道电压源供电情况下使 用。它们采用ADI的第二代XFCB工艺制造，可产生调整后 的电源电流和失调电压。由未经退化的PNP输入对驱动对 称折叠式共源共栅构成的输入级使这些器件具有如下特 性：2.1 nV/√Hz电压噪声(对于1.1 mA电源电流放大器而言 该噪声极低)、40 μV失调电压和1 μV/°C失调漂移。轨到轨 输出级为低压电源提供尽可能大的线性信号范围，并提供 较低电阻反馈网络需要的电流驱动能力；在低噪声运行时 其中： VOFFSETNOM是额定电源电压下的失调电压，该值为输入和输 出在电源电压的中间值时测得。 需要用到该电阻反馈网络。CMRR、PSRR和开环增益的典 VCM为共模电压。 型值均大于100 dB，可在多种配置下保有精度性能。此功率 VP为电源电压。 水平下，保持高增益带宽，以便在高达100 kHz的频率下依 然具有出色的线性性能。ADA4841-1具备关断功能，进一 VP NOM为额定电源电压。 步降低功耗。所有这些性能造就了ADA4841-1/ADA4841-2 CMRR为共模抑制比。 低噪声、高功效、精密放大器，非常适合高分辨率和高精 PSRR为电源抑制比。 度应用。 A为直流开环增益。 直流误差 图39显示典型连接图和主要直流误差源。理想传递函数(所 输入电流引起的输出误差可以通过下式估算： 有误差源设为0、直流增益无限大)可以表示为： 注意：由于存在输入偏置电流，将RS设为RF||RG可补偿电 压误差。 噪声考虑因素 图40说明了典型增益配置的主要噪声贡献因素。总均方根 输出噪声为所有贡献因素的均方根。 RF 图39. 典型连接图和直流误差源 vn _ RG = 4kT × RG vn _ RF = 4kT × RF ven RG ien + vout_en – 上式可以简化为大家熟悉的反相和同相运放增益表达式： RS ien 图40. 典型连接的噪声源 (同相增益，VIN = 0 V) (反相增益，VIP = 0 V) Rev. E | Page 13 of 20 05614-005 vn _ RS = 4kT × RS ADA4841-1/ADA4841-2 室温下，输入级的正限值几乎正好低于正电源电压1 V。 输出噪声频谱密度的计算公式如下： 输入的电压高于该数值会产生削波效应。正输入电压限值 随着温度的升高，以约为2 mV/°C的系数上升。较低的标称 电源限值通常低于负电源；因此，在标准增益配置中，输 出级限制了负电源侧的信号裕量。图42和图43表示三种温 度下输入裕量限值的标称CMRR特性——采用图44所示减 法器拓扑获得该图形，避免了输出级的限制。 其中： K为玻尔兹曼常数。 300 T为绝对温度，单位K。 220 ven 表示放大器输入电压频谱密度，nV/√Hz。 RS为源阻抗，如图40所示。 RF和RG为反馈网络电阻，如图40所示。 源阻抗噪声、放大器电压噪声(ven)和放大器电流噪声产生 的电压噪声(ien × RS)均受噪声增益项(1 + RF/RG)的影响。注 意，放大器的输入电压噪声为2.1 nV/√Hz，输入电流噪声为 1.4 pA/√Hz时，用200 Ω至30 kΩ源阻抗会使放大器的噪声 180 140 +125°C 100 +25°C 60 20 –40°C –20 –60 –100 –140 –180 –220 05614-055 ien 表示放大器输入电流噪声频谱密度，pA/√Hz。 COMMON-MODE ERROR (µV) 260 –260 –300 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.80 5.00 4.60 COMMON-MODE VOLTAGE (V) 相对较小。图41显示放大器引起的总RTI噪声与源阻抗的 图42. +CMV与共模电压误差以及VOS 的关系 关系。此外，所用反馈电阻的值也会影响噪声。为使总噪 声较低，建议反馈电阻的值保持在250 Ω至1 kΩ之间。 0 –50 NOISE (nV/ Hz) 100 AMPLIFIER + RESISTOR NOISE 10 TOTAL AMPLIFIER NOISE 05614-007 1 SOURCE RESISTANCE NOISE 0.1 10 100 1k 10k 100k SOURCE RESISTANCE (Ω) 图41. RTI噪声与源阻抗的关系 –100 –150 –40°C –200 –250 +25°C –300 –350 –400 –450 +125°C –500 –550 –600 –650 –700 –750 –800 –6.00 –5.80 –5.60 –5.40 –5.20 –5.00 –4.80 –4.60 –4.40 –4.20 –4.00 05614-054 COMMON-MODE ERROR (µV) 1000 COMMON-MODE VOLTAGE (V) 图43. –CMV与共模电压误差以及VOS 的关系 – VCM + + VOUT – 裕量考虑因素 05614-051 ADA4841-1/ADA4841-2专为提供16至18位直流线性度下的 最大输入和输出信号范围而设计。超过输入或输出裕量限 图44. 共模范围减法器 值则会降低信号的线性度。 Rev. E | Page 14 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 60 反相器的放大器频率响应。 3 VS+ = 5V G = –1 VIN = 20mV p-p SERIES RESISTANCE (Ω) 6 VS– = –150mV VS– = –100mV VS– = –200mV VS– = –50mV GAIN (dB) 0 VS– = –20mV –3 G = +1 50 40 30 20 10 G = +2 –6 0 10 –9 1 10 100 FREQUENCY (MHz) G = +5 100 10000 1000 CAPACITANCE LOAD (pF) 05614-017 –12 0.1 05614-050 图45表示当输入和输出级偏置接近负供电轨时，采用G = −1 图46. 串联电阻与容性负载的关系 输入保护 ADA4841-1/ADA4841-2提供全面的ESD保护，在2.5 keV的 图45. 小信号频率响应与负电源偏置 人体模型ESD事件和1 keV的充电器模型事件影响下，性能 输入电压(VIN)和基准电压(VIP)均为0 V(见图39)。+VS偏置 无明显下降。精密输入端受到一个ESD网络的保护，该 为+5 V，−VS从−200 mV扫描至−20 mV。随着输入和输出 ESD网络位于电源与输入器件对上的箝位二极管之间，如 电压往底部供电轨以上200 mV偏置，G = −1反相器频率响 图47所示。 应与输入和输出电压在电源中间值时偏置并无太大区别。 VCC 当偏置为150 mV时，频率响应开始下降；当其为20 mV时， BIAS 逆变器带宽比它标称值的一半还低。 容性驱动 ESD VP 放大器输出端的电容会在反馈路径中产生延迟，如果在环 VN ESD 路的带宽范围内，还可能引起过大的响铃和振荡。典型配 置下，G = +1跟随器拓扑具有最高的环路带宽，因此最容易 ESD 用一个小电阻将放大器输出端和容性负载串联可以缓解这 TO REST OF AMPLIFIER 一问题。图46描绘了推荐串联电阻与增益为+1、+2和+5时 图47. 输入级与保护二极管 05614-006 VEE 受容性负载的影响。 的容性负载关系。 ESD 当差分电压大于约1.4 V时，箝位二极管开始导通。过大的 电流会产生过高的热量，导致器件受损。如果输入引脚上 必须持续存在很大的差分电压，建议将流经输入箝位二极 管的电流限制在150 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0.7 V以上，或者比负电源电 压低0.7 V以上，ESD箝位二极管就会导通。预期会发生过压 情况时，建议将故障电流限制在150 mA以下。 Rev. E | Page 15 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 掉电工作模式 图48所示为ADA4841-1的关断电路。如果POWER DOWN引 POWER DOWN引脚受ESD箝位二极管保护，如图48所示。 脚不连接，输入PNP晶体管的基极将被内部上拉电阻拉高 过电源电压的电压会导致这些二极管导通。POWER DOWN 到正电源电压，器件开启。将POWER DOWN引脚拉至正 引脚也应当遵循限制输入保护部分的过载电流原则。 电源电压以下1.7 V或更多时，器件关闭，电源电流降至大 约40 μA。 VCC IBIAS ESD POWER DOWN 05614-052 TO AMPLIFIER BIAS ESD VEE 图48. POWER DOWN电路 Rev. E | Page 16 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 应用信息 典型性能值 重构滤波器 为了缩短设计时间并消除不确定性，表6提供了便捷的典 ADA4841-1/ADA4841-2还可用于DAC输出端的重构滤波器， 型增益、元件值和性能参数的参考值。 抑制采样频率。图49所示滤波器为双极点500 kHz Sallen-Key 16位ADC驱动器 LPF，其固定增益为G = +1.6。 C2 1320pF ADA4841-1/ADA4841-2具有低噪声、低功耗和高速等特 性，是针对AD7685等低功耗16位ADC的完美解决方案。 10µF +5V 图50表示典型16位单电源应用。 R1 249Ω 单电源、高分辨率的设计中会遇到不同的难题， INPUT ADA4841-1/ADA4841-2可以非常好地解决这些难题。在单 0.1µF R2 249Ω C1 1320pF 电源系统中，一个主要的难题便是在缓冲模式下使用放大 U1 OUTPUT 0.1µF 器，并具有最低的输出噪声和ADC的线性度兼容性。 10µF 轨到轨输入放大器通常比ADA4841-1/ADA4841-2具有更高 R3 840Ω 无法用于缓冲模式。ADA4841-1/ADA4841-2不存在交越区 域，但具有地电压以下100 mV至正供电轨以上1 V的宽线性 R4 499Ω 05614-044 –5V 的噪声，并且由于输入级的交越点附近存在非线性区域而 图49. 双极点500 kHz重构滤波器原理图 输入范围，可解决这一问题(见图50)。作为跟随器配置的 将这些电阻和电容设置为彼此相等大大简化了Sallen-Key滤 放大器具有负电源电压以上0.25 V(受限于放大器输出级)至 波器的设计方程式。转折频率(或−3 dB频率)可由以下方程 正电源电压以下1 V(受限于放大器输入级)的线性信号范围。 式得到： 使用低至+5.2 V的正电源电压和−0.25 V的负电源电压，便 可提供0V至+4.096 V的信号范围。还可使用ADR364小型、低 压差、低温度漂移的基准电压源作为5.2 V电源。若使用地 品质因数(或Q)由如下方程式得到： 电压作为放大器的负电源，则需注意输入级在地附近的低 端处，ADA4841-1/ ADA4841-2表现出了极大的非线性，如 同任何轨到轨输出放大器一样。ADA4841-1/ADA4841-2可 若需峰值最低，设置Q为0.707。 驱动一个单极点低通滤波器。该滤波器抑制原本就已非常 放大器增益(或K)为 低的从放大器输出至AD7685器件的噪声。 为使噪声贡献和失调电压最小，以及获得最佳频率响应 性能，电阻值应保持较低水平。 +5.2V 100nF ADR364 100nF ADA4841 10µF 100nF 0V TO 4.096V 33Ω VDD AD7685 2.7nF IN– GND VIO SDI SCK SDO CNV 05614-060 –0.25V REF IN+ 图50. ADC驱动器原理图 Rev. E | Page 17 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 表6. 建议值和典型性能 增益 +1 +2 −1 +5 +10 +20 RF (Ω) 0 499 499 499 499 499 RG (Ω) N/A 499 499 124 54.9 26.1 −3 dB带宽(MHz) 77 34 38 11 5 2.3 压摆率(V/µs) 12.5 12.5 12.5 12 12 11.2 峰化(dB) 0.9 0.3 0.4 0 0 0 输出噪声(仅限ADA4841-1 / ADA4841-2，单位nV/√Hz) 2 4 4 10 20 40 包括电阻的总输出噪声(nV/√Hz) 2 5.73 5.73 11.9 21.1 42.2 电容选择对于实现滤波器最佳性能同样重要。温度系数较 电源旁路 低的电容，如NPO陶瓷电容等，适合用作滤波器元件。图 电源旁路对于确保ADA4841-1/ADA4841-2的性能至关重 51显示滤波器响应性能。 要。将电容从每个电源引脚并联连接到接地最有效。典型 5 连接见图49。数值较小的电容可提供更好的高频响应，而 0 数值较大的电解质电容则能提供更好的低频性能。并联不 同容值和尺寸的电容有助于确保电源引脚在较宽的频率范 –5 围内都具有较低的交流阻抗，这对于减小放大器的噪声耦 GAIN (dB) –10 合非常重要。在放大器PSR开始滚降时这也是极为重要 –15 的——旁路电容有助于减小PSR性能的降幅。 –20 从ADA4841-1/ADA4841-2电源引脚开始，数值最小的电容 –25 应放在电路板上放大器的同侧，并且尽可能靠近放大器电 –30 源引脚。电容的接地端应直接连接到接地层。各电容与负 –40 0.03 05614-043 –35 0.1 1 FREQUENCY (MHz) 10 载的距离应较短并相等，这样可以优化失真性能。对下一 个最大值电容重复此过程。 建议使用0508尺寸的0.1 μF陶瓷电容。0508尺寸可提供低串联 图51. 滤波器频率响应 电感和出色的高频性能。应将一个10 μF电解质电容与0.1 μF 布局布线考虑 电容并联。根据电路参数不同，有时增加一些电容可以提 为了确保最佳性能，务必充分注意电路板布局布线、信号 高电路性能。每个电路均不相同，为实现最佳性能，应当 布线、电源旁路和接地问题。 具体情况具体分析。 接地层 ADA4841-1/ADA4841-2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余量，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，从而降低相位余 量，并导致电路变得不稳定。 Rev. E | Page 18 of 20 ADA4841-1/ADA4841-2 外形尺寸 5.00 (0.1968) 4.80 (0.1890) 5 4 1.27 (0.0500) BSC 0.25 (0.0098) 0.10 (0.0040) COPLANARITY 0.10 SEATING PLANE 6.20 (0.2441) 5.80 (0.2284) 0.50 (0.0196) 0.25 (0.0099) 1.75 (0.0688) 1.35 (0.0532) 0.51 (0.0201) 0.31 (0.0122) 8 3.20 3.00 2.80 45° 5 1 4 5.15 4.90 4.65 PIN 1 IDENTIFIER 8° 0° 0.65 BSC 0.25 (0.0098) 0.17 (0.0067) 1.27 (0.0500) 0.40 (0.0157) 0.95 0.85 0.75 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 012407-A 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. 15° MAX 1.10 MAX 6° 0° 0.40 0.25 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 图52. 8引脚标准小型封装[SOIC_N] 窄体(R-8) 图示尺寸单位：mm和(inch) 图53. 8引脚超小型MSOP封装 (RM-8) 图示尺寸单位：mm 3.00 2.90 2.80 1.70 1.60 1.50 6 5 4 1 2 3 PIN 1 INDICATOR 3.00 2.80 2.60 0.95 BSC 1.90 BSC 1.30 1.15 0.90 0.15 MAX 0.05 MIN 0.23 0.09 1.45 MAX 0.95 MIN 0.50 MAX 0.30 MIN 0.20 MAX 0.08 MIN SEATING PLANE 10° 4° 0° COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-178-AB 图54. 6引脚小型晶体管封装[SOT-23] (RJ-6) 图示尺寸单位：mm Rev. E | Page 19 of 20 0.60 BSC 0.55 0.45 0.35 0.80 0.55 0.40 10-07-2009-B 1 121608-A 8 4.00 (0.1574) 3.80 (0.1497) 3.20 3.00 2.80 ADA4841-1/ADA4841-2 2.54 2.44 2.34 3.10 3.00 SQ 2.90 0.50 BSC 8 5 0.50 0.40 0.30 0.80 0.75 0.70 1 4 BOTTOM VIEW TOP VIEW SEATING PLANE 1.80 1.70 1.60 EXPOSED PAD 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.203 REF 0.30 0.25 0.20 PIN 1 INDICATOR (R 0.15) FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION OF THIS DATA SHEET. COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-229-WEED 111809-A PIN 1 INDEX AREA 图55. 8引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_WD] 3 mm x 3 mm，超薄体，双排引脚 (CP-8-11) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADA4841-1YRZ ADA4841-1YRZ-R7 ADA4841-1YRZ-RL ADA4841-1YRJZ-R2 ADA4841-1YRJZ-R7 ADA4841-1YRJZ-RL ADA4841-2YRMZ ADA4841-2YRMZ-R7 ADA4841-2YRMZ-RL ADA4841-2YRZ ADA4841-2YRZ-R7 ADA4841-2YRZ-RL ADA4841-2YCPZ-R2 ADA4841-2YCPZ-R7 ADA4841-2YCPZ-RL ADA4841-1YR-EBZ ADA4841-1YRJ-EBZ ADA4841-2YRM-EBZ ADA4841-2YR-EBZ 1 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 −40°C 至 +125°C 封装描述 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 8引脚 SOIC_N 6引脚 SOT-23 6引脚 SOT-23 6引脚 SOT-23 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 8引脚 LFCSP_WD 8引脚 LFCSP_WD 8引脚 LFCSP_WD 评估板 评估板 评估板 评估板 Z = 符合RoHS标准的器件。 ©2005–2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D05614sc –0–12/10(E) Rev. E | Page 20 of 20 封装选项 R-8 R-8 R-8 RJ-6 RJ-6 RJ-6 RM-8 RM-8 RM-8 R-8 R-8 R-8 CP-8-11 CP-8-11 CP-8-11 订购数量 1 1,000 2,500 250 3,000 10,000 1 1,000 3,000 1 1,000 2,500 250 1,500 5,000 标识 HQB HQB HQB HRB HRB HRB HRB HRB HRB