超低功耗、
低失真全差分ADC驱动器
ADA4940-1/ADA4940-2
特性
+IN1
–FB1
–VS1
–VS1
DISABLE1
–OUT1
24
23
22
21
20
19
ADA4940-1
–FB 1
+FB 4
9 VOCM
差分放大器，非常适合驱动分辨率最高为16位、DC至
1 MHz的低功耗、高分辨率、高性能SAR型和Σ-Δ型模数转
换器(ADC)，静态电流仅1.25 mA。可调输出共模电平使
ADA4940-1/ ADA4940-2能够与多个ADC的输入共模电压相
匹配。内部共模反馈环路可以提供出色的输出平衡，并能
抑制偶数阶谐波失真产物。
对于ADA4940-1/ADA4940-2，利用由4个电阻组成的简单
外部反馈网络便可轻松实现差分增益配置，反馈网络决定
放大器的闭环增益。ADA4940-1/ADA4940-2采用ADI公司
的SiGe互补双极性工艺制造，可实现极低的失真水平，输
入电压噪声仅为3.9 nV/√Hz。低直流失调和出色的动态性
能使得ADA4940-1/ADA4940-2特别适合各种数据采集与信
号处理应用。
ADA4940-2
–
18
17
16
15
14
13
+OUT1
VOCM1
–VS2
–VS2
DISABLE2
–OUT2
–IN2 7
+FB2 8
+VS2 9
+VS2 10
VOCM2 11
+OUT2 12
0
CF
+DIN
–20
R3
2.5V
R4
+IN
+
33
–OUT
–40
–60
ADA4940-1
–IN
–
R1
–80
+OUT
33
IN+ REF VDD
2.7nF
AD7982
2.7nF
IN– GND
R2
–DIN
CF
–100
–120
–160
0
20k
40k
60k
80k
100k
FREQUENCY (Hz)
08452-300
–140
概述
ADA4940-1/ADA4940-2是低噪声、低失真、超低功耗的全
+
图1.
AMPLITUDE (dB)
低功耗PulSAR®/SAR ADC驱动器
单端至差分转换
差分缓冲器
线路驱动器
医疗成像
工业过程控制
便携式电子设备
1
2
3
4
5
6
+VS 8
10 +OUT
+VS 7
11 –OUT
–IN 3
+VS 6
+IN 2
VOCM
应用
–IN1
FB1
+VS1
+VS1
FB2
+IN2
12 DISABLE
08452-001
14 –VS
13 –VS
15 –VS
16 –VS
功能框图
+VS 5
小信号带宽：260 MHz
超低功耗：1.25mA
极低谐波失真
−122 dB THD (50 kHz)
−96 dB THD (1 MHz)
低输入电压噪声：3.9 nV/√Hz
失调电压：0.35 mV(最大值)
平衡输出
0.1%建立时间：34 ns
轨到轨输出：−VS + 0.1 V至+VS − 0.1 V
可调输出共模电压
灵活的电源：3 V至7 V (LFCSP)
禁用引脚用于降低功耗
ADA4940-1提供LFCSP和SOIC封装
图2. ADA4940-1驱动AD7982 ADC
ADA4940-1采用无铅、3 mm × 3 mm、16引脚LFCSP和8引
脚SOIC封装。ADA4940-2采用4 mm × 4 mm、24引脚无铅
LFCSP封装。引脚排列经过优化，有助于印刷电路板(PCB)
布局布线，并且使失真最小。ADA4940-1/ADA4940-2的额
定工作温度范围为−40°C至+125°C。
表1. ADA4940-1/ADA4940-2的类似产品
产品
AD8137
ADA4932-x
ADA4941-1
Isupply
(mA)
3
9
2.2
带宽
(MHz)
110
560
31
压摆率
(V/µs)
450
2800
22
噪声
(nV/√Hz)
8.25
3.6
5.1
表2. ADA4940-1/ADA4940-2的配套产品
产品
AD7982
AD7984
AD7621
AD7623
功耗
(mW)
7.0
10.5
65
45
吞吐速率
(MSPS)
1
1.333
3
1.333
分辨率
(Bits)
18
18
16
16
SNR
(dB)
98
96.5
88
88
Rev. B
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的最新英文版数据手册。
ADA4940-1/ADA4940-2
目录
特性 ................................................................................................... 1
应用信息 ....................................................................................... 22
应用 ................................................................................................... 1
分析应用电路 .......................................................................... 22
概述 ................................................................................................... 1
设置闭环增益 .......................................................................... 22
功能框图 .......................................................................................... 1
估算输出噪声电压 ................................................................. 22
修订历史 .......................................................................................... 2
反馈网络失配的影响 ............................................................. 23
技术规格 .......................................................................................... 3
计算应用电路的输入阻抗...................................................... 23
VS = 5 V ........................................................................................ 3
输入共模电压范围 ................................................................. 24
VS = 3 V ........................................................................................ 5
输入和输出容性交流耦合 .................................................... 25
绝对最大额定值 ............................................................................. 7
设置输出共模电压 ................................................................. 25
热阻 .............................................................................................. 7
DISABLE引脚 .......................................................................... 25
最大功耗 ...................................................................................... 7
驱动容性负载........................................................................... 25
ESD警告 ....................................................................................... 7
驱动高精度ADC ..................................................................... 26
引脚配置和功能描述 .................................................................... 8
布局布线、接地和旁路 ............................................................. 27
典型性能参数 ............................................................................... 10
ADA4940-1 LFCSP示例 ......................................................... 27
测试电路 ....................................................................................... 19
外形尺寸 ....................................................................................... 28
术语 ................................................................................................ 20
订购指南 ................................................................................... 29
术语定义.................................................................................... 20
工作原理 ....................................................................................... 21
修订历史
2012年3月—修订版A至修订版B
更改“计算应用电路的输入阻抗”部分 ................................... 23
重新组织布局 ............................................................................通篇
更改图71 ........................................................................................ 25
增加ADA4940-1 8引脚SOIC封装 .........................................通篇
更改“驱动高精度ADC”部分和图73 ....................................... 26
更改“特性”部分、表1和图1；
将“ADA4940-1示例”部分更改为“ADA4940-1 LFCSP示例”部
更换图2 ............................................................................................ 1
分 .................................................................................................... 27
将“VS = ±2 V(或+5 V)”部分更改为“VS = +5 V”部分 .............. 3
更改“订购指南”............................................................................ 29
更改“VS = +5 V”部分和表3 ........................................................... 3
更改表4和表5 ................................................................................. 4
更改“VS = 3 V”部分和表6.............................................................. 5
更改表7和表8 ................................................................................. 6
增加图5和表12；重新排序 ......................................................... 9
更改图7、图8和图9 ................................................................... 10
增加图15和图18；更改图13、
图14和图16 ................................................................................... 11
更改图19和图20 ........................................................................... 12
更改图25、图26和图27；增加图28、
图29和图30 ................................................................................... 13
更改图31、图32、图33、图34、图35和图36 ...................... 14
更改图37、图38、图39和图41 ................................................ 15
更改图49、图50和图51 .............................................................. 17
增加图55和图57 .......................................................................... 18
更改差分“VOS、差分CMRR和VOCM
CMRR”部分 ..................................................................................... 20
2011年12月—修订版0至修订版A
更改“特性”部分、“概述”部分和表1 ......................................... 1
更换图1和图2 ................................................................................. 1
更改“VS = ±2.5 V(或+5 V)”部分和表3 ....................................... 3
更改表6 ............................................................................................ 5
更换图7、图8、图9和图10 .......................................................... 9
更换图14、图15和图17 ............................................................. 10
更换图24和图27 .......................................................................... 12
更改图37 ........................................................................................ 14
更换图43和图46 .......................................................................... 15
更换图53 ....................................................................................... 18
更改“估算输出噪声电压”部分、表14、表15和“计算应用电
路的输入阻抗”部分 .................................................................... 21
更改“输入共模电压范围”部分 ................................................. 22
更改“驱动高精度ADC”部分和图65 ....................................... 24
2011年10月—修订版0：初始版
Rev. B | Page 2 of 32
ADA4940-1/ADA4940-2
技术规格
VS = 5 V
除非另有说明，VOCM = 中间电源，RF = RG = 1 kΩ，RL, dm = 1 kΩ，TA = 25°C，LFCSP封装。TMIN至TMAX = −40°C至+125°C。
(术语定义参见图61。)
+DIN或–DIN至VOUT, dm性能
表3.
参数
动态性能
−3 dB小信号带宽
−3 dB大信号带宽
0.1 dB平坦度带宽
压摆率
0.1%建立时间
过驱恢复时间
噪声/谐波性能
HD2/HD3
IMD3
输入电压噪声
输入电流噪声
串扰
输入特性
输入失调电压
输入失调电压漂移
输入偏置电流
输入偏置电流漂移
输入失调电流
输入共模电压范围
输入电阻
输入电容
共模抑制比(CMRR)
开环增益
输出特性
输出电压摆幅
线性输出电流
输出平衡误差
测试条件/注释
最小值
典型值
最大值 单位
VOUT, dm = 0.1 V p-p, G = 1
VOUT, dm = 0.1 V p-p, G = 2
VOUT, dm = 0.1 V p-p, G = 5
VOUT, dm = 2 V p-p, G = 1
VOUT, dm = 2 V p-p, G = 2
VOUT, dm = 2 V p-p, G = 5
VOUT, dm = 2 V p-p, G = 1和G = 2
VOUT, dm = 2 V步进
VOUT, dm = 2 V步进
G = 2, VIN, dm = 6 V p-p, 三角波
260
220
75
25
22
19
14.5
95
34
86
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
V/µs
ns
ns
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 10 kHz
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 50 kHz
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 50 kHz, G = 2
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 1 MHz
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 1 MHz, G = 2
VOUT, dm = 2 V p-p, f1 = 1.9 MHz, f2 = 2.1 MHz
f = 100 kHz
f = 100 kHz
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 1 MHz
−125/−118
−123/−126
−124/−117
−102/−96
−100/–92
−99
3.9
0.81
−110
dBc
dBc
dBc
dBc
dBc
dBc
nV/√Hz
pA/√Hz
dB
VIP = VIN = VOCM = 0 V
TMIN 至T MAX
−0.35
−1.6
TMIN 至T MAX
−500
差分
共模
OS, dm
, ∆VIN, cm = ±1 V直流
IN, cm
各单端输出
f = 1 MHz, RL, dm = 22 Ω, SFDR = −60 dBc
OUT, cm
OUT, dm
Rev. B | Page 3 of 32
86
91
−VS + 0.1至
+VS − 0.1
±0.06
1.2
−1.1
−4.5
±50
−VS − 0.2至
+VS − 1.2
33
50
1
119
99
−VS + 0.07至
+VS − 0.07
46
−65
+0.35
+500
mV
µV/°C
µA
nA/°C
nA
V
kΩ
MΩ
pF
dB
dB
V
−60
mA 峰值
dB
ADA4940-1/ADA4940-2
VOCM至VOUT, cm性能
表4.
参数
VOCM 动态性能
−3 dB小信号带宽
−3 dB大信号带宽
压摆率
输入电压噪声
增益
VOCM 特性
输入共模电压范围
输入电阻
失调电压
输入失调电压漂移
输入偏置电流
CMRR
测试条件/注释
最小值
典型值
0.99
36
29
52
83
1
VOUT, cm = 0.1 V p-p
VOUT, cm = 1 V p-p
VOUT, cm = 1 V p-p
f = 100 kHz
OUT, cm
OCM
OCM
= ±1 V
最大值
单位
1.01
MHz
MHz
V/µs
nV/√Hz
V/V
+6
−7
86
−VS + 0.8至
+VS − 0.7
250
±1
20
+4
100
测试条件/注释
最小值
典型值
最大值
单位
LFCSP
SOIC
使能
TMIN 至TMAX
Disabled
3
3
1.05
7
6
1.38
V
V
mA
µA/°C
µA
dB
dB
VOS, cm = VOUT, cm − VOCM; VIP = VIN = VOCM = 0 V
TMIN 至TMAX
OS, dm
OCM
OCM
= ±1 V
−6
V
+7
kΩ
mV
µV/°C
µA
dB
一般性能
表5.
参数
电源
工作范围
每个放大器的静态电流
静态电流漂移
+PSRR
−PSRR
禁用(DISABLE引脚)
DISABLE 输入电压
关闭时间
开启时间
每个放大器的DISABLE引脚偏置电流
使能
禁用
OS, dm
OS, dm
S,
S,
S = 1 V p-p
S = 1 V p-p
80
80
1.25
4.25
13.5
90
96
28.5
≤(−VS + 1)
≥(−VS + 1.8)
10
0.6
禁用
使能
DISABLE = +2.5 V
DISABLE = −2.5 V
−10
−40
工作温度范围
Rev. B | Page 4 of 32
2
−5
V
V
µs
µs
5
µA
µA
+125
°C
ADA4940-1/ADA4940-2
VS = 3 V
除非另有说明，VOCM = 中间电源，RF = RG = 1 kΩ，RL, dm = 1 kΩ，TA = 25°C，LFCSP封装。TMIN至TMAX = −40°C至+125°C。
(术语定义参见图61。)
+DIN或–DIN至VOUT, dm性能
表6.
参数
动态性能
−3 dB小信号带宽
−3 dB大信号带宽
0.1 dB平坦度带宽
压摆率
0.1%建立时间
过驱恢复时间
噪声/谐波性能
HD2/HD3
IMD3
输入电压噪声
输入电流噪声
串扰
输入特性
输入失调电压
输入失调电压漂移
输入偏置电流
输入偏置电流漂移
输入失调电流
输入共模电压范围
输入电阻
测试条件/注释
最小值
线性输出电流
输出平衡误差
最大值 单位
VOUT, dm = 0.1 V p-p
VOUT, dm = 0.1 V p-p, G = 2
VOUT, dm = 0.1 V p-p, G = 5
VOUT, dm = 2 V p-p
VOUT, dm = 2 V p-p, G = 2
VOUT, dm = 2 V p-p, G = 5
VOUT, dm = 0.1 V p-p
VOUT, dm = 2 V 步进
VOUT, dm = 2 V 步进
G = 2，VIN, dm = 3.6 V p-p，三角波
240
200
70
24
20
17
14
90
37
85
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
MHz
V/µs
ns
ns
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 50 kHz (HD2/HD3)
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 1 MHz (HD2/HD3)
VOUT, dm = 2 V p-p, f1 = 1.9 MHz, f2 = 2.1 MHz
f = 100 kHz
f = 100 kHz
VOUT, dm = 2 V p-p, fC = 1 MHz
−115/−121
−104/−96
−98
3.9
0.84
−110
dBc
dBc
dBc
nV/√Hz
pA/√Hz
dB
VIP = VIN = VOCM = 1.5 V
TMIN 至 TMAX
−0.4
−1.6
TMIN 至 TMAX
−500
差分
共模
输入电容
共模抑制比(CMRR)
开环增益
输出特性
输出电压摆幅
典型值
OS, dm
, ∆VIN, cm = ±0.25 V 直流
IN, cm
各单端输出
f = 1 MHz, RL, dm = 26 Ω, SFDR = −60 dBc
OUT, cm
OUT, dm
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86
91
−VS + 0.08 至
+VS − 0.08
±0.06
1.2
−1.1
−4.5
±50
−VS − 0.2 至
+VS − 1.2
33
50
1
114
99
−VS + 0.04 至
+VS − 0.04
38
−65
+0.4
+500
mV
µV/°C
µA
nA/°C
nA
V
kΩ
MΩ
pF
dB
dB
V
−60
mA峰值
dB
ADA4940-1/ADA4940-2
VOCM至VOUT, cm性能
表7.
参数
VOCM动态性能
−3 dB小信号带宽
−3 dB大信号带宽
压摆率
输入电压噪声
增益
VOCM特性
输入共模电压范围
输入电阻
失调电压
输入失调电压漂移
输入偏置电流
CMRR
测试条件/注释
最小值
VOUT, cm = 0.1 V p-p
VOUT, cm = 1 V p-p
VOUT, cm = 1 V p-p
f = 100 kHz
OUT, cm
OCM
OCM
= ±0.25 V
VOS, cm = VOUT, cm − VOCM; VIP = VIN = VOCM = 1.5 V
TMIN 至 TMAX
/
OS,dm
OCM
OCM
= ±0.25 V
0.99
−7
−5
80
典型值
36
26
48
92
1
−VS + 0.8 to
+VS − 0.7
250
±1
20
+1
100
最大值
1.01
单位
MHz
MHz
V/µs
nV/√Hz
V/V
V
+7
+5
kΩ
mV
µV/°C
µA
dB
一般性能
表8.
参数
电源
工作范围
每个放大器的静态电流
+PSRR
−PSRR
DISABLE (DISABLE引脚 )
DISABLE 输入电压
关闭时间
开启时间
每个放大器的DISABLE引脚偏置电流
使能
禁用
测试条件/注释
最小值
LFCSP
SOIC
使能
TMIN 至T MAX
禁用
3
3
1
OS, dm
OS, dm
S,
S,
S = 0.25 V p-p
S = 0.25 V p-p
80
80
Disabled
Enabled
典型值
1.18
4.25
7
90
96
最大值
单位
7
6
1.33
V
V
mA
µA/°C
µA
dB
dB
22
≤(−VS + 1)
≥(−VS + 1.8)
16
0.6
DISABLE = +3 V
DISABLE = 0 V
−6
−40
工作温度范围
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0.3
−3
V
V
µs
µs
1
µA
µA
+125
°C
ADA4940-1/ADA4940-2
绝对最大额定值
封装的功耗(PD)为静态功耗与封装中所有输出的负载驱动
表9.
所导致的功耗之和，而静态功耗则为电源引脚之间的电压
额定值
8V
±VS
1.2 V
−40°C 至 +125°C
−65°C 至+150°C
300°C
150°C
(±VS)乘以静态电流(IS)。负载电流由流至负载的差分电流
和共模电流构成，同时包括流经外部反馈网络和内部共模
反馈环路的电流。共模反馈环路中使用的内部电阻抽头在
输出端应用一个可忽略不计的差分负载。处理交流信号
时，应考虑均方根电压和电流。
气流会降低θJA。此外，更多金属直接与金属走线的封装引
脚、通孔、接地和电源层接触，这同样可降低θJA。
1250 V
2000 V
图3显示在JEDEC标准4层板上，8引脚SOIC(θJA= 158°C/W，
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
单通道)、16引脚LFCSP(θJA = 91.3°C/W，单通道)和24引脚
LFCSP(θJA = 65.1°C/W，双通道)三种封装的最大安全功耗与
环境温度的关系。θJA值均为近似值
3.5
器件的可靠性。
热阻
θJA针对最差条件，即在静止空气中焊接在电路板上的器件。
表10.
封装类型
8-Lead SOIC (Single)/4-Layer Board
16-Lead LFCSP (Single)/4-Layer Board
24-Lead LFCSP (Dual)/4-Layer Board
θJA
158
91.3
65.1
单位
°C/W
°C/W
°C/W
MAXIMUM POWER DISSIPATION (W)
能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响
最大功耗
3.0
1.5
1.0
0.5
ADA4940-1 (SOIC)
–20
0
20
40
60
80
100
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
的芯片结温(TJ)的升高情况。达到玻璃化转变温度150°C左
120
图3. 最大安全功耗与环境温度的关系
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
ADA4940-1 (LFCSP)
2.0
0
–40
ADA4940-1/ ADA4940-2封装内的最大安全功耗受限于相应
ADA4940-2 (LFCSP)
2.5
08452-004
参数
电源电压
VOCM
差分输入电压
工作温度范围
存储温度范围
引脚温度(焊接，10秒)
结温
ESD
场感应充电器件模型(FICDM)
人体模型(HBM)
ESD警告
地转变ADA4940-1/ADA4940-2的参数性能。长时间超过
ESD(静电放电)敏感器件。
150°C的结温会导致芯片器件出现变化，因而可能造成故障。
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。
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ADA4940-1/ADA4940-2
14 –VS
13 –VS
ADA4940-1
12 DISABLE
–IN 1
8
+IN
VOCM 2
7
DISABLE
6
–VS
5
–OUT
+FB 4
9 VOCM
ADA4940-1
NOTES
1. CONNECT THE EXPOSED PAD TO
–VS OR GROUND.
08452-101
+VS 8
+OUT 4
+VS 7
10 +OUT
+VS 6
11 –OUT
–IN 3
+VS 5
+IN 2
+VS 3
图5. ADA4940-1引脚配置(SOIC)
图4. ADA4940-1引脚配置(16引脚LFCSP）
表11. ADA4940-1引脚功能描述(16引脚LFCSP）
表12. ADA4940-1引脚功能描述(8引脚SOIC）
引脚编号
1
2
3
4
5至8
9
10
11
12
13 至 16
引脚编号
1
2
3
4
5
6
7
8
引脚名称
−FB
+IN
−IN
+FB
+VS
VOCM
+OUT
−OUT
DISABLE
−VS
裸露
焊盘 (EPAD)
08452-003
–FB 1
15 –VS
16 –VS
引脚配置和功能描述
描述
反馈器件连接的负输出。
正输入求和节点。
负输入求和节点。
反馈器件连接的正输出。
正电源电压。
输出共模电压。
负载连接的正输出。
负载连接的负输出。
禁用引脚。
负电源电压。
裸露焊盘应接−VS或地。
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引脚名称
−IN
VOCM
+VS
+OUT
−OUT
−VS
DISABLE
+IN
描述
负输入求和节点。
输出共模电压。
正电源电压。
负载连接的正输出。
负载连接的负输出。
负电源电压。
禁用引脚。
正输入求和节点。
24
23
22
21
20
19
+IN1
–FB1
–VS1
–VS1
DISABLE1
–OUT1
ADA4940-1/ADA4940-2
1
2
3
4
5
6
+
ADA4940-2
–
18
17
16
15
14
13
+OUT1
VOCM1
–VS2
–VS2
DISABLE2
–OUT2
NOTES
1. CONNECT THE EXPOSED PAD TO
–VS OR GROUND.
08452-102
–IN2
+FB2
+VS2
+VS2
VOCM2
+OUT2
7
8
9
10
11
12
–IN1
FB1
+VS1
+VS1
FB2
+IN2
图6. ADA4940-2引脚配置(24引脚LFCSP）
表13. ADA4940-2引脚功能描述(24引脚LFCSP）
引脚编号
1
2
3, 4
5
6
7
8
9, 10
11
12
13
14
15, 16
17
18
19
20
21, 22
23
24
引脚名称
−IN1
+FB1
+VS1
−FB2
+IN2
−IN2
+FB2
+VS2
VOCM2
+OUT2
−OUT2
DISABLE2
−VS2
VOCM1
+OUT1
−OUT1
DISABLE1
−VS1
−FB1
+IN1
裸露焊盘(EPAD)
描述
负输入求和节点1。
正输出反馈引脚1。
正电源电压1。
负输出反馈引脚2。
正输入求和节点2。
负输入求和节点2。
正输出反馈引脚2。
正电源电压2。
输出共模电压2。
正输出2。
负输出2。
禁用引脚2。
负电源电压2。
输出共模电压1。
正输出1。
负输出1。
禁用引脚1。
负电源电压1。
负输出反馈引脚1。
正输入求和节点1。
裸露焊盘应接−VS或地。
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ADA4940-1/ADA4940-2
典型性能参数
除非另有说明，TA = 25°C，VS = ±2.5 V，G = 1，RF = RG = 1 kΩ，RT = 52.3 Ω(使用时），RL = 1 kΩ。
测试电路参见图59和图60。
3
3
G = 1, RL = 1kΩ
2
2
1
–1
G = 1, RL = 200Ω
–3
G = 2, RL = 1kΩ
–4
–5
G = 2, RL = 200Ω
–6
–2
–3
–4
–6
–8
10
100
1000
VOUT = 2V p-p
–9
0.1
1
08452-006
1
FREQUENCY (MHz)
3
3
1
0
0
VS = ±2.5V
VS = ±1.5V
–3
–4
–3
–5
–6
–7
–7
–8
–8
1000
FREQUENCY (MHz)
VOUT = 2V p-p
–9
0.1
1
08452-007
100
VS = ±1.5V
–4
–6
10
VS = ±2.5V
–2
–5
VOUT, dm = 0.1V p-p
–9
0.1
1
VS = ±3.5V
–1
GAIN (dB)
–2
1000
2
1
–1
100
图10. 不同增益和负载下的大信号频率响应
VS = ±3.5V
2
10
FREQUENCY (MHz)
图7. 不同增益和负载下的小信号频率响应(LFCSP)
10
100
1000
FREQUENCY (MHz)
图11. 不同电源下的大信号频率响应
图8. 不同电源下的小信号频率响应(LFCSP)
3
3
2
2
–40°C
1
1
0
0
–1
–1
–3
GAIN (dB)
+25°C
–2
+125°C
–4
+125°C
–3
–4
–5
–6
–6
–7
–7
–8
10
100
FREQUENCY (MHz)
1000
08452-008
VOUT, dm = 0.1V p-p
1
+25°C
–2
–5
–8
–40°C
图9. 不同温度下的小信号频率响应(LFCSP)
–9
VOUT, dm = 2V p-p
1
10
100
FREQUENCY (MHz)
图12. 不同温度下的大信号频率响应
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1000
08452-011
GAIN (dB)
G = 1, RL = 1kΩ
–8
VOUT, dm = 0.1V p-p
–9
0.1
GAIN (dB)
G = 1, RL = 200Ω
–7
–7
–9
G = 2, RL = 200Ω
–5
08452-010
–2
G = 2, RL = 1kΩ
0
–1
08452-009
0
NORMALIZED GAIN (dB)
NORMALIZED GAIN (dB)
1
ADA4940-1/ADA4940-2
4
3
3
SOIC-1
LFCSP-1
2
1
1
0
0
–1
LFCSP-2: CH2
–1
–2
GAIN (dB)
LFCSP-2:CH1
–3
–4
–2
–3
–4
–5
–5
–6
–6
–7
–8
–8
VOUT, dm = 0.1V p-p
1
10
100
1000
FREQUENCY (MHz)
–9
08452-012
–9
0.1
VOUT = 2V p-p
1
10
图13. 不同封装下的小信号频率响应
3
2
VOCM = –1V
VOCM = 0V
VOCM = +1V
2
VOCM = 0V
1
1
0
0
VOCM = –1V
–2
–1
GAIN (dB)
–1
VOCM = +1V
–3
–4
–2
–3
–4
–5
–5
–6
–6
–7
–7
–8
–8
VOUT, dm = 0.1V p-p
1
10
100
1000
FREQUENCY (MHz)
10
4
3
2
2
1
1
0
GAIN (dB)
–2
VOCM = +1V
–3
–4
SOIC: RL = 1kΩ
LFCSP: RL = 1kΩ
–1
–2
LFCSP: RL = 200Ω
–3
–4
–5
–6
–6
–7
–7
–8 V
OUT, dm = 0.1V p-p
–9
0.1
1
–8 V
OUT, dm = 0.1V p-p
–9
0.1
1
10
100
1000
08452-205
–5
FREQUENCY (MHz)
1000
SOIC: RL = 200Ω
0
VOCM = –1V
–1
100
图17. 不同VOCM电平下的大信号频率响应
VOCM = 0V
3
1
FREQUENCY (MHz)
图14. 不同VOCM电平下的小信号频率响应(LFCSP)
4
VOUT, dm = 2V p-p
–9
0.1
08452-013
–9
0.1
08452-016
GAIN (dB)
1000
图16. 不同封装下的大信号频率响应
3
GAIN (dB)
100
FREQUENCY (MHz)
08452-015
–7
图15. 不同VOCM下的小信号频率响应(SOIC)
10
100
FREQUENCY (MHz)
图18. 不同封装和负载下的小信号频率响应
Rev. B | Page 11 of 32
1000
08452-203
GAIN (dB)
LFCSP-1
LFCSP-2: CH1
LFCSP-2: CH2
SOIC-1
2
ADA4940-1/ADA4940-2
4
4
CCOM1 = CCOM2 = 2pF
3
2
2
1
1
0
–1
CCOM1 = CCOM2 = 1pF
–2
CCOM1 = CCOM2 = 0.5pF
–3
CCOM1 = CCOM2 = 0pF
GAIN (dB)
0
–4
–1
–2
–3
–4
–5
–5
–6
–6
–7
–7
10
100
1000
FREQUENCY (MHz)
1
0.15
0.15
NORMALIZED GAIN (dB)
0.25
0.20
0.10
0.05
0
–0.05
G = 2, RL = 200Ω
G = 2, RL = 1kΩ
–0.25
0.1
1
10
100
1000
FREQUENCY (MHz)
0
–0.05
G = 2, RL = 200Ω
–0.10
G = 2, RL = 1kΩ
G = 1, RL = 200Ω
VOUT, dm = 2V p-p
1
10
100
1000
FREQUENCY (MHz)
图23. 不同增益和负载下的0.1 dB平坦度大信号频率响应
3
3
2
2
1
1
0
–1
GAIN (dB)
–2
VS = ±1.5V
–3
–4
–2
–3
–5
–6
–6
–7
–7
–8
10
100
FREQUENCY (MHz)
1000
08452-019
VOUT, dm = 0.1V p-p
1
VS = ±1.5V
–4
–5
–8
VS = ±2.5V
–1
VS = ±2.5V
–9
VOUT, dm = 1V p-p
1
10
100
FREQUENCY (MHz)
图24. 不同电源下的VOCM 大信号频率响应
图21. 不同电源下的VOCM 小信号频率响应
Rev. B | Page 12 of 32
1000
08452-022
0
–9
G = 1, RL = 1kΩ
–0.25
0.1
图20. 不同增益和负载下的0.1 dB平坦度小信号频率响应(LFCSP)
GAIN (dB)
0.05
–0.20
G = 1, RL = 1kΩ
VOUT, dm = 0.1V p-p
0.10
–0.15
G = 1, RL = 200Ω
08452-018
NORMALIZED GAIN (dB)
0.25
–0.20
1000
图22. 不同容性负载下的大信号频率响应
0.20
–0.15
100
FREQUENCY (MHz)
图19. 不同容性负载下的小信号频率响应(LFCSP)
–0.10
10
08452-017
–8 CDIFF = 0pF
VOUT = 2V p-p
–9
08452-021
–8 CDIFF = 0pF
VOUT = 0.1V p-p
–9
1
08452-014
GAIN (dB)
CCOM1 = CCOM2 = 0pF
CCOM1 = CCOM2 = 0.5pF
CCOM1 = CCOM2 = 1pF
CCOM1 = CCOM2 = 2pF
3
ADA4940-1/ADA4940-2
–20
VOUT, dm = 2V p-p
–30
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–40
–50
HD3, G = 2
–70
HD3, G = 1
–80
HD2, G = 2
–90
HD2, G = 1
–100
–110
VOUT, dm = 2V p-p
HD3, G = 2
–40
HD3, G = 1
–50
–60
–70
–80
HD2, G = 2
–90
HD2, G = 1
–100
–110
–120
–120
–130
0.01
–130
0.01
1
0.1
10
FREQUENCY (MHz)
图28. 谐波失真与频率和增益的关系(SOIC)
–20
–30
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–40
–50
HD3, RL = 200
–70
HD3, RL = 1k
–80
–90
–100
HD2, RL = 1k
HD2, RL = 200
–110
–40
–50
HD3, RL = 200
–60
–70
–80
HD2, RL = 200
–90
HD2, RL = 1k
–100
–110
–120
–130
0.01
–130
0.01
1
0.1
10
FREQUENCY (MHz)
–20
VOUT, dm = 2V p-p
–40
–40
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–30
–50
–60
–70
–80
HD2, VS = ±3.5V
–90
–110
HD3, VS = ±1.5V
HD2, VS = ±1.5V
HD3, VS = ±3.5V
10
图29. 不同负载下谐波失真与频率的关系(SOIC)
–30
–100
1
HD2, VS = ±2.5V
VOUT, dm = 2V p-p
–50
–60
–70
–80
–90
–100
–110
HD2, ±1.5V
HD2, ±2.5V
–120
–120
0.1
1
10
FREQUENCY (MHz)
HD3, ±1.5V
–130
0.01
08452-024
–130
0.01
HD3, VS = ±2.5V
HD3, ±2.5V
0.1
1
10
FREQUENCY (MHz)
图27. 不同电源下谐波失真与频率的关系(LFCSP)
图30. 不同电源下谐波失真与频率的关系(SOIC)
Rev. B | Page 13 of 32
08452-202
–20
HD3, RL = 1k
0.1
FREQUENCY (MHz)
图26. 不同负载下谐波失真与频率的关系(LFCSP)
HARMONIC DISTORTION (dBc)
VOUT, dm = 2V p-p
–120
08452-020
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–20
VOUT, dm = 2V p-p
–60
10
FREQUENCY (MHz)
图25. 不同增益下谐波失真与频率的关系(LFCSP)
–30
1
0.1
08452-201
–60
08452-023
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–30
08452-200
–20
ADA4940-1/ADA4940-2
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–40
–50
–60
–70
–80
SOIC: RL = 200
–90
SOIC: RL = 1k
–100
–110
1
VS = ±1.5V HD3
–40
–50
–60
VS = +3V, 0V HD3
–70
VS = +3V, 0V HD2
–80
10
FREQUENCY (MHz)
–100
VS = ±3.5V HD3
–110
VS = ±2.5V HD3
–140
0
1
–20
VOUT, dm = 2V p-p
4
5
6
7
8
9
10
+VS = +3V, –VS = 0V
VOUT, dm = 2V p-p
–30
–40
–40
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–50
–60
–70
HD3 AT 1MHz
HD2 AT 1MHz
–90
–100
–110
–120
–130
HD2 AT 100kHz
–150
–2.5
–2.0
–1.5
–1.0
–0.5
0
0.5
1.0
1.5
2.0
–70
–80
HD2 AT 1MHz
–90
HD3 AT 1MHz
–100
–110
–120
2.5
VOCM (V)
–140
0
–20
–40
HD2 AT VOUT, dm = 8V p-p
–40
–50
HD3 AT VOUT, dm = 4V p-p
HARMONIC DISTORTION (dBc)
–30
HD2 AT VOUT, dm = 4V p-p
HD2 AT VOUT, dm = 2V p-p
–90
–100
1.5
2.0
2.5
3.0
–20
HD3 AT VOUT, dm = 8V p-p
–80
1.0
图35. 100 kHz和1 MHz、3 V电源下谐波失真
与VOCM 的关系(LFCSP)
–30
–70
0.5
VOCM (V)
图32. 100 kHz和1 MHz、±2.5 V电源下谐波失真
与VOCM 的关系(LFCSP)
–60
HD2 AT 100kHz
HD3 AT 100kHz
–130
HD3 AT 100kHz
08452-025
–140
–60
08452-028
–80
–50
HD3 AT VOUT, dm = 2V p-p
–110
VOUT, dm = 2V p-p
–50
–60
–70
HD3, RF = RG = 499
–80
–90
HD2, RF = RG = 499
–100
HD3, RF = RG = 1k
–110
–120
–130
–130
0.01
–140
0.01
0.1
1
10
FREQUENCY (MHz)
08452-026
–120
HD2, RF = RG = 1k
0.1
1
10
FREQUENCY (MHz)
图36. 不同RF 和RG 下谐波失真与频率的关系(LFCSP)
图33. 不同VOUT, dm 下谐波失真与频率的关系(LFCSP)
Rev. B | Page 14 of 32
08452-029
HARMONIC DISTORTION (dBc)
3
图34. 不同电源下谐波失真与VOUT, dm 的关系
(LFCSP, f = 1 MHz)
–20
HARMONIC DISTORTION (dBc)
2
VOUT, dm (V p-p)
图31. 无杂散动态范围与频率的关系
(RL = 200 Ω且RL = 1kΩ)
–30
VS = ±3.5V HD2
VS = ±2.5V HD2
–90
–130
LFCSP: RL = 200
0.1
VS = ±1.5V HD2
–120
LFCSP: RL = 1k
–120
–130
0.01
f = 1MHz
–30
08452-027
–30
–20
VOUT, dm = 2V p-p
08452-030
SPURIOUS-FREE DYNAMIC RANGE (dBc)
–20
ADA4940-1/ADA4940-2
10
0
–60
VOUT, dm = 2V p-p
(ENVELOPE)
VOUT, dm = 2V p-p
–70
–20
–80
–30
CROSSTALK (dB)
NORMALIZED SPECTRUM (dBc)
–10
–40
–50
–60
–70
–80
CHANNEL 1 TO CHANNEL 2
–90
–100
–110
–90
CHANNEL 2 TO CHANNEL 1
–100
–120
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
FREQUENCY (MHz)
2.5
–130
0.1
08452-033
图40. ADA4940-2串扰与频率的关系
130
120
120
110
100
110
LFCSP
90
90
80
SOIC
–PSRR
80
PSRR (dB)
70
60
70
+PSRR
50
60
40
50
10
100
FREQUENCY (MHz)
20
0.1
08452-100
1
10
1
100
FREQUENCY (MHz)
图38. CMRR与频率的关系
图41. PSRR与频率的关系
–10
100
VOUT, dm = 2V p-p
–20
GAIN (dB)
–30
–40
–50
–60
–70
0
90
–15
80
–30
70
–45
60
–60
50
–75
40
–90
30
–105
20
–120
10
–135
0
–150
–10
–165
–20
–180
1
10
FREQUENCY (MHz)
100
08452-032
–30
–80
0.1
08452-034
30
图39. 输出平衡与频率的关系
–40
10k
–195
100k
1M
10M
100M
FREQUENCY (Hz)
图42. 开环增益和相位与频率的关系
Rev. B | Page 15 of 32
PHASE (Degrees)
CMRR (dB)
100
OUTPUT BALANCE (dB)
100
FREQUENCY (MHz)
图37. 2 MHz交调失真(LFCSP)
40
0.1
10
1
–210
1G
08452-035
–120
1.5
08452-039
–110
ADA4940-1/ADA4940-2
2.0
0.4
1.6
6
VOUT, dm
1.2
4
0.3
INPUT
0.8
2
VOLTAGE (V)
2 × VIN
0
–2
0.2
OUTPUT
0.4
0
0
–0.4
–0.1
–0.8
–0.2
–1.2
–0.3
–4
–6
–1.6
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1000
900
–2.0
08452-041
–8
TIME (ns)
10
0
20
30
40
50
60
–0.5
80
70
TIME (ns)
图46. 0.1%建立时间
100
100
INPUT VOLTAGE NOISE (nV/√Hz)
–0.4
VOUT, dm = 2V p-p
图43. 输出过驱恢复(G = 2)
10
10
1
10k
100k
1M
10M
FREQUENCY (Hz)
0.01
0.1
2.50
–0.25
2.25
–0.50
2.00
R1
+2.5V
R2
–2.5V
–FB DISABLE
0
–OUT
+IN
DISABLE
0.25
VICM
–1.50
+OUT
–IN
–0.25
–1.75
+FB
R1
–0.50
R2
–2.5V
–2.00
+OUT, VICM = 1V
–0.75
–1.00
–1.25
VOCM
0.1µF
–0.75
0V
70
80
90
–1.00
–2.5V
–1.75
–OUT, VICM = 1V
–2.00
+OUT, VICM = 1V
0.25
08452-038
60
+FB
R2
0.50
0
50
–IN
R1
0.75
–2.25
TIME (µs)
–0.75
+OUT
–1.50
–0.25
40
–0.50
VOCM
0.1µF
–1.25
–2.75
100
30
DISABLE
–OUT
1.00
–1.25
20
–0.25
–2.5V
1.25
–2.50
10
–FB DISABLE
VICM
0
0V
+2.5V
R2
+IN
1.50
–1.00
0
R1
1.75
OUTPUT VOLTAGE (V)
–OUT, VICM = 1V
DISABLE PIN VOLTAGE (V)
0
1.25
0.50
100
图47. 闭环输出阻抗幅度与频率的关系(G = 1)
1.50
0.75
10
FREQUENCY (MHz)
图44. 折合到输入端的电压噪声频谱密度
1.00
1
图45. DISABLE引脚关闭时间
–2.25
–2.50
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
TIME (µs)
图48. DISABLE引脚开启时间
Rev. B | Page 16 of 32
DISABLE PIN VOLTAGE (V)
1k
08452-037
100
08452-040
0.1
1
10
OUTPUT VOLTAGE (V)
0.1
%ERROR
1.6
1.8
–2.75
2.0
08452-057
OUTPUT VOLTAGE (V)
0.5
ERROR (%)
G = +2
08452-065
8
ADA4940-1/ADA4940-2
100
1.5
G = 1, RL = 200Ω
G = 2, RL = 200Ω
40
1.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
G = 2, RL = 1kΩ
20
G = 1, RL = 1kΩ
0
–20
–40
–60
0
–0.5
G
G
G
G
–1.0
–80
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
TIME (ns)
–1.5
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
图52. 不同增益和负载下的大信号瞬态响应
100
1.5
80
VS = ±3.5V
VS = ±1.5V
OUTPUT VOLTAGE (V)
40
VS = ±2.5V
20
VS = ±1.5V
1.0
60
OUTPUT VOLTAGE (mV)
RL = 1kΩ
RL = 200Ω
RL = 1kΩ
RL = 200Ω
TIME (ns)
图49. 不同增益和负载下的小信号瞬态响应(LFCSP)
0
–20
–40
–60
VS = ±2.5V
0.5
0
–0.5
–1.0
–80
VS = ±3.5V
VOUT, dm = 0.1V
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
TIME (ns)
–1.5
08452-043
–100
= 1,
= 1,
= 2,
= 2,
VOUT, dm = 2V p-p
VOUT, dm = 0.1V p-p
08452-042
–100
0.5
VOUT, dm = 2V p-p
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
TIME (ns)
图50. 不同电源下的小信号瞬态响应(LFCSP)
08452-046
OUTPUT VOLTAGE (mV)
60
08452-045
80
图53. 不同电源下的大信号瞬态响应
100
1.5
80
1.0
OUTPUT VOLTAGE (V)
40
20
0
CCOM1 = CCOM2 = 0pF
CCOM1 = CCOM2 = 0.5pF
CCOM1 = CCOM2 = 1pF
CCOM1 = CCOM2 = 2pF
–20
–40
–60
0
CCOM1 = CCOM2 = 0pF
CCOM1 = CCOM2 = 0.5pF
CCOM1 = CCOM2 = 1pF
CCOM1 = CCOM2 = 2pF
–0.5
–1.0
0
CDIFF = 0pF
VOUT, dm = 2V p-p
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
TIME (ns)
图51. 不同容性负载下的小信号瞬态响应(LFCSP)
–1.5
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
TIME (ns)
图54. 不同容性负载下的大信号瞬态响应
Rev. B | Page 17 of 32
08452-047
–100
0.5
CDIFF = 0pF
VOUT, dm = 0.1V p-p
–80
08452-044
OUTPUT VOLTAGE (mV)
60
ADA4940-1/ADA4940-2
100
80
60
40
20
0
–20
–40
–60
40
20
0
–20
–40
–60
–80
VOUT, dm = 0.1V p-p
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
TIME (ns)
08452-204
0
–100
VOUT, dm = 0.1V p-p
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
TIME (ns)
图55. 不同封装下的小信号瞬态响应(CL = 0 pF)
08452-206
–80
–100
LFCSP-1
LFCSP-2: CH1
LFCSP-2: CH2
SOIC-1
80
OUTPUT VOLTAGE (mV)
60
OUTPUT VOLTAGE (mV)
100
LFCSP-1
LFCSP-2: CH1
LFCSP-2: CH2
SOIC-1
图57. 不同封装下的小信号瞬态响应(CL = 2 pF)
1.00
100
80
0.75
VS = ±2.5V
VS = ±2.5V
OUTPUT VOLTAGE (V)
40
VS = ±1.5V
20
0
–20
–40
–60
VS = ±1.5V
0.25
0
–0.25
–0.50
VOUT, dm = 0.1V p-p
0
VOUT, dm = 1V p-p
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
TIME (ns)
图56. VOCM 小信号瞬态响应
–1.00
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
TIME (ns)
图58. VOCM 大信号瞬态响应
Rev. B | Page 18 of 32
08452-053
–100
0.50
–0.75
–80
08452-048
OUTPUT VOLTAGE (mV)
60
ADA4940-1/ADA4940-2
测试电路
NETWORK
ANALYZER
OUTPUT
+2.5V
VOCM
ADA4940-1/
ADA4940-2
08452-067
VIN
NETWORK
ANALYZER
INPUT
–2.5V
图59. 等效基本测试电路
DC-COUPLED
GENERATOR
+2.5V
2:1
LOW-PASS
FILTER
VOCM
ADA4940-1/
ADA4940-2
–2.5V
图60. 失真测量的测试电路
Rev. B | Page 19 of 32
HP
LP
CT
08452-056
VIN
DUAL
FILTER
ADA4940-1/ADA4940-2
术语
共模失调电压
术语定义
共模失调电压定义为施加于VOCM引脚的电压与共模输出电
–FB
压之差。
RF
–OUT
ADA4840-1/
ADA4940-2
+VOCM
–DIN
VOS, cm = VOUT, cm − VOCM
+IN
RG
RF
差分电压
–IN
–
RL, dm
VOUT, dm
+OUT
+FB
+
08452-090
+DIN
RG
差分VOS、差分CMRR和VOCM CMRR
差模和共模电压各自均有自身的误差源。差分失调(VOS,
VOS, dm随+DIN和−DIN输入引脚上共模电压变化而发生的变
化情况。
CMRRDIFF =
输出差模电压)定义为：
VOUT, dm = (V+OUT − V−OUT)
共模电压(CMV)
CMV指两个节点电压的平均值。输出共模电压定义为
ΔVOS, dm
随输出引脚上共模电压变化而发
dm
生的变化情况。
CMRRVOCM =
同一基准电压的电压。
VIN, dm = (+DIN − (−DIN))
ΔVIN, cm
VOCM CMRR则反映VOS,
其中，V+OUT和V−OUT分别指+OUT引脚和−OUT引脚相对于
类似地，差分输入电压定义为：
)
为放大器+IN和−IN引脚之间的电压误差。差分CMRR反映
图61. 电路定义
差分电压指两个节点电压之差。例如，差分输出电压(亦称
dm
ΔVOCM
ΔVOS, dm
平衡
平衡是衡量差分信号的幅度匹配情况；差分信号的相位恰
好相差180°。根据这种定义，输出平衡等于输出共模电压
的幅度除以输出差模电压的幅度。
VOUT, cm = (V+OUT + V−OUT)/2
Output Balance Error =
类似地，输入共模电压定义为：
VIN, cm = (+DIN + (−DIN))/2
Rev. B | Page 20 of 32
VOUT , cm
VOUT , dm
ADA4940-1/ADA4940-2
工作原理
ADA4940-1/ADA4940-2为高速、低功耗差分放大器，采用
差分反馈环路迫使+IN和−IN处的电压彼此相等。根据这个
ADI公司先进的介质隔离SiGe双极性工艺制造。这两款器
事实，可得到以下关系式：
V
+ DIN
− −OUT
=
RG
RF
件可针对差分或单端输入信号提供两路严格平衡的差分输
出响应。差分增益由类似于电压反馈运算放大器的外部反
−DIN
RG
馈网络设置。输出共模电压与输入共模电压无关，而是由
VOCM引脚处的外部电压设置。PNP输入级允许输入共模电
−
V+OUT
=
RF
压介于负电源电压和低于正电源电压1.2 V之间。轨到轨输
以上公式相减即可得到用于设置差分增益的RF和RG之间的
出级提供宽输出电压范围。DISABLE引脚可用于将放大器
关系式。
的电源电流降至13.5 μA。
图62所示为ADA4940-1/ADA4940-2架构。差分反馈环路包
RF
RG
共模反馈环路驱动输出共模电压，在输出分压器的中点采
括差分跨导GDIFF，由通过GO输出缓冲器和RF/RG反馈网络
样时该电压等于VOCM处的电压。这样便可得到如下关系
(V+OUT − V−OUT) = (+DIN – (−DIN)) ×
组成。共模反馈环路则由两个差分输出端上的分压器建立
式：
而成。 分压器构成输出中点电压和共模跨导GCM。
+DIN
RG
RF
CC
V+OUT = VOCM +
VOUT, dm
V−OUT = VOCM −
VOUT, dm
2
2
注意，差分放大器的求和点输入电压+IN和−IN由输出电压
GO
GDIFF
–IN
GCM
VREF
GO
–DIN
RG
和输入电压共同设置。
VOCM
+OUT
CC
RF
08452-058
+IN
–OUT
图62. ADA4940-1/ADA4940-2架构模块
Rev. B | Page 21 of 32
ADA4940-1/ADA4940-2
应用信息
VnRG1
应用电路分析
RG1
ADA4940-1/ADA4940-2使用开环增益和负反馈来强制设定
VnRF1
RF1
inIN+
其差分和共模输出电压，使差分和共模误差电压降到最
+
低。差分误差电压定义为差分输入+IN和−IN之间的电压
inIN–
VnIN
(见图61)。在多数应用中，可以假设此电压为0。同样，实
ADA4940-1/
ADA4940-2
际输出共模电压与VOCM上的电压之差也可以假设为0。从
设置闭环增益
VIN , dm
VnCM
RF2
VnRF2
图63. ADA4940-1/ADA4940-2噪声模型
图61所示电路的差模增益可由下式决定：
=
RG2
VnRG2
08452-050
VOCM
这两个假设出发，可以任意分析任何应用电路。
VOUT , dm
VnOD
与常规运算放大器一样，可通过用折合到输入端(+IN和
RF
RG
–IN)的误差项乘以合适的输出因子来估算输出噪声电压
密度。
假定各端的输入电阻(RG)和反馈电阻(RF)相等。
其中：
估算输出噪声电压
ADA4940-1/ADA4940-2的差分输出噪声可以用图63中的噪
声模型估算。折合到输入端的噪声电压密度vnIN以差分输
入建模，噪声电流inIN−和inIN+出现在每个输入与地之间。假
定噪声电流相等，并在增益和反馈电阻的并联组合上产生
电压。VOCM引脚的噪声电压密度为vnCM。四个电阻每个产
2
是电路噪声增益。
+ β2 )
β1
RG1
RG2
β1 =
and β2 =
和 是反馈因子。
+
R
R
R
F1
F2 + RG2
G1
GN =
当RF1/RG1 = RF2/RG2时，β1 = β2 = β，噪声增益为
GN
生(4kTRx)1/2的噪声。表14总结了输入噪声源、倍增系数和
折合到输出端噪声密度项。欲了解更多噪声计算信息，请
转至“ADI公司差分放大器计算工具(DiffAmpCalc™)”，然后
单击ADIDiffAmpCalculator.zip并按照屏幕上的提示操
(
1
β
RF
=
RG
1+
=
注意，此时VOCM的输出噪声为零。总差分输出噪声密度
vnOD是各输出噪声项的方和根。
作。
nOD
=
8
2
∑ vnOi
=1
i
v
表14. 输出噪声电压密度计算
输入噪声源
差分输入
反相输入
同相输入
VOCM输入
增益电阻RG1
增益电阻RG2
反馈电阻RF1
反馈电阻RF2
输入噪声项
vnIN
inIN−
inIN+
vnCM
vnRG1
vnRG2
vnRF1
vnRF2
输入噪声电
压密度
vnIN
inIN− × (RG2||RF2)
inIN+ × (RG1||RF1)
vnCM
(4kTRG1)1/2
(4kTRG2)1/2
(4kTRF1)1/2
(4kTRF2)1/2
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输出倍增因子
GN
GN
GN
GN (β1 − β2)
GN (1 − β2)
GN (1 − β1)
1
1
折合到输出端的噪声
电压密度项
vnO1 = GN (vnIN)
vnO2 = GN [inIN− × (RG2||RF2)]
vnO3 = GN [inIN+ × (RG1||RF1)]
vnO4 = GN (β1 − β2)(vnCM)
vnO5 = GN (1 − β2)(4kTRG1)1/2
vnO6 = GN (1 − β1)(4kTRG2)1/2
vnO7 = (4kTRF1)1/2
vnO8 = (4kTRF2)1/2
ADA4940-1/ADA4940-2
表15和表16列出了几个常用增益设置、推荐电阻值、输入阻抗和输出噪声密度，适合平衡及非平衡输入配置。
表15. 以地为参考的差分输入、直流耦合、RL = 1 kΩ(见图64)
标称增益(dB)
0
6
10
14
RF (Ω)
1000
1000
1000
1000
RG (Ω)
1000
500
318
196
RIN, dm (Ω)
2000
1000
636
392
RTI (nV/√Hz)
11.3
7.7
6.8
5.5
差分输出噪声密度(nV/√Hz)
11.3
15.4
20.0
27.7
表16. 以地为参考的单端输入、直流耦合，RS = 50 Ω，RL = 1 kΩ(见图65)
标称增益(dB)
0
6
10
14
RG (Ω)
1000
500
318
196
RT (Ω)
52.3
53.6
54.9
59.0
RIN, se (Ω)
1333
750
512
337
RG1 (Ω) 1
1025
526
344
223
RTI (nV/√Hz)
11.2
7.5
6.3
5
差分输出噪声密度(nV/√Hz)
11.2
15.0
19.0
25.3
RG1 = RG + (RS||RT)
反馈网络失配的影响
对于非平衡单端输入信号(见图65)，输入阻抗为
即使外部反馈网络(RF/RG)不匹配，内部共模反馈环路仍将
强制输出保持平衡。每个输出端的信号幅度保持相等，相
RIN , se
位相差180°。输入到输出的差模增益变化与反馈的不匹配
成比例，但输出平衡不受影响。
RG
=
RF
1− 2 ( + R ) × R
F
G
RF
除了VOCM的噪声贡献外，外部电阻的比例匹配误差会导致
+VS
+DIN
运算放大器制成的四电阻差动放大器。
–DIN
而且，如果输入和输出共模电压的直流电平不同，匹配误
差会导致一个细小的差模输出失调电压。当G = 1时，在使
RG
+IN
VOCM
RG
ADA4940-1/
ADA4940-2
–IN
用以地为参考的输入信号且输出共模电平设定为2.5 V的情
况，如果使用1%容差电阻，则可产生高达25 mV的输出失
RF
图64. 针对平衡(差分)输入的ADA4940-1/ADA4940-2配置
调(1%共模电平差)1%容差的电阻将导致一个约40 dB的输入
RF
+VS
CMRR(最差情况)、25 mV的差模输出失调(最差情况, 2.5 V电
RG
RS
平转换)，但不会对输出平衡误差造成明显恶化。
RG
电路的有效输入阻抗取决于放大器是由单端信号源驱动，
RS
还是由差分信号源驱动。对于平衡差分输入信号(如图64所
RIN, dm = 2 × RG。
+IN
VOCM
RT
计算应用电路的输入阻抗
示)，两个输入端(+DIN和−DIN)之间的输入阻抗(RIN,dm)为：
VOUT, dm
08452-051
电路抑制输入共模信号的能力降低，非常类似于使用常规
RT
ADA4940-1/
ADA4940-2
VOUT, dm
–IN
RF
08452-052
1
RF (Ω)
1000
1000
1000
1000
图65. 针对非平衡(单端)输入的ADA4940-1/ADA4940-2配置
该电路的有效输入阻抗高于作为反相放大器连接的常规运
算放大器，因为一小部分差分输出电压在输入端表现为共
模信号，从而部分增高了输入电阻RG1两端的电压。
Rev. B | Page 23 of 32
ADA4940-1/ADA4940-2
单端输入的端接
本部分说明如何将单端输入适当地端接至ADA4940-1/
ADA4940-2，其增益为1、RF = 1 kΩ且RG = 1 kΩ。通过端接
输出电压为1 V p-p、源电阻为50 Ω的输入源为例来说明必
图68. 计算戴维宁等效值
须遵守的几个步骤。由于端接后信号源输出电压为1 V p-p，
RTS = RTH = RS||RT = 25.5 Ω。注意，通过RT = 50 Ω得到的VTH
所以信号源的开路输出电压为2 V p-p。图66所示的信号源
大于1 Vp-p。经调整的电路如图69所示，它具有端接信号源
显示了这个开路电压。
的戴维宁等效值(用于RTH的最接近1%值)和下反馈环路中的
Rts。
图66. 计算单端输入阻抗RIN
1. 输入阻抗的计算公式如下：
图69. 戴维宁等效值和匹配的增益电阻
图69展示了具有匹配反馈环路的易管理电路，可以轻松地
对它进行评估。
需要指出端接输入的两点影响。第一，两个环路中的RG值
均提高，这会降低总闭环增益。第二，如果RT = 50 Ω，则
2. 为 了 与 50Ω源 阻 抗 匹 配 ， 计 算 端 接 电 阻 R T 时 使 用
V TH的值略大于1 V p-p。这两点影响对输出电压的作用相
RT||1.33 kΩ = 50 Ω。最接近的RT 1%标准电阻值为52.3 Ω。
反，对于反馈环路中的大电阻值(约1 kΩ)，影响会相互抵消。
对于小RF和RG或高增益，减小的闭环增益不能通过增加的
VTH完全消除。通过估算图69就可以明白这一点。
在本例中，期望的差分输出是1 Vp-p，因为端接的输入信号
是1 Vp-p，闭环增益是1。然而，实际的差分输出电压等于
(1.02 V p-p)(1000/1025.5) = 0.996 Vp-p。该值位于电阻容差
范围内，因此无需更改反馈电阻RF。
输入共模电压范围
相 对 于 其 它 具 有 居 中 输 入 范 围 的 AD C驱 动 器 ( 例 如
图67. 添加端接电阻RT
3. 图67表明，由于添加了端接电阻，现在上反馈环路中
的有效RG大于下环路中的RG。为了补偿增益电阻的不
平衡性，需要添加一个校正电阻(RTS)，并使其与下环
路中的RG串联。RTS是源电阻RS和端接电阻RT的戴维宁
等效值，等于RS||RT
ADA4939-x)来说，ADA4940-1/ADA4940-2的输入共模范围
下移约1 VBE。下一的输入共模范围特别适合于直流耦合、单
端转差分以及单电源应用。
对于±2.5 V或+5 V工作电压，在放大器求和节点的输入共模
范围是−2.7 V至+1.3 V或−0.2 V至3.8 V；对于+3 V电源，其范
围是−0.2 V至+1.8 V。
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ADA4940-1/ADA4940-2
+VS
输入和输出容性交流耦合
虽然ADA4940-1/ADA4940-2最适合直流耦合应用，但仍然
可以用在交流耦合电路。在信号源和RG之间可以插入输入
交流耦合电容。该交流耦合会阻止直流共模反馈电流，使
ADA4940-1/ADA4940-2直流输入共模电压等于直流输出共
模电压。两个环路中均必须放置这些交流耦合电容，以保
AMPLIFIER
BIAS CURRENT
DISABLE
其对应的负载之间。
08452-063
持反馈因子匹配。输出交流耦合电容可以串联在各输出与
–VS
图70. DISABLE引脚电路
设置输出共模电压
ADA4940-1/ADA4940-2的VOCM引脚采用内部偏置，偏置电
压约等于电源电压中间值[(+VS) + (−VS)]/2。使用该内部偏
驱动容性负载
纯容性负载可与ADA4940-1/ADA4940-2的焊线和引脚电感
置得到的输出共模电压与预期值的偏差约在100 mV之内。
发生反应，进而导致脉冲响应中出现高频振铃和裕量损
对于需要对输出共模电平进行更加精确控制的情况，建议
联一个电阻来缓冲负载电容。该电阻和负载电容构成一个
使用外部源或电阻分压器(10 kΩ或更大电阻)。“技术规格”
部分列出的输出共模失调假设VOCM输入由一个低阻抗电压
失。将这种影响降至最低的一种方法是在每个输出端上串
一阶低通滤波器；因此，电阻值应尽可能小。某些情况
下，ADC需要在其输入端增加一个小串联电阻。
源驱动。
图71展示的是容性负载与维持最少45°相位裕量所需的串联
也可以将VOCM输入连接到ADC的共模电平(CML)输出。然
电阻之间的关系。
而，必须注意确保输出有足够的驱动能力。VOCM引脚的输
入阻抗约为250 kΩ。
120
VIN
+2.5V
R4
R3
–FB
100
DISABLE引脚
ADA4940-1/ADA4940-2配有一个DISABLE引脚，可用于在
80
的标称阈值为高于负供电轨1.4 V。阈值参见表5和表8。
RS
CL
VOCM
0.1µF
CL
+OUT
–IN
RS
+FB
不使用器件时将静态功耗降至最低。通过向DISABLE引脚
施加低逻辑电平，可以置位DISABLE。高低逻辑电平之间
–OUT
+IN
R2
R1
–2.5V
60
40
DISABLE引脚可以保持浮空(即不需要外部连接)，无需连接
的DISABLE引脚具有内部上拉网络，使得放大器能够正常
工作(见图70)。ADA4940-1/ADA4940-2禁用时，输出处于
高阻抗状态。注意，输出端通过反馈电阻连接到输入端，
并通过增益电阻连接到信号源。此外，输入引脚上的背靠
背二极管会将差分电压限制在1.2 V。
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20
0
5
10
100
LOAD CAPACITANCE (pF)
图71. 容性负载与串联电阻的关系(LFSCP)
1000
08452-064
外部上拉电阻，即可确保正常工作。ADA4940-1/ADA4940-2
ADA4940-1/ADA4940-2
驱动高精度ADC
之间，相位相反，向ADC输入端提供增益为1、10 V p-p的
ADA4940-1/ADA4940-2非常适合宽带直流耦合应用。图73
差分信号。ADA4940-1输出端与ADC之间的差分RC部分提
中的电路显示了ADA4940-1驱动AD7982的前端连接，后者
供转折频率为1.79 MHz的单极低通滤波， 并对ADC输入端
是一款18-bit、1 MSPS逐次逼近型模数转换器(ADC)并采用
输出的电流尖峰进行额外的缓冲。 这电流尖峰来自ADC的
3 V至5 V单电源供电。它内置一个低功耗、高速、18-bit采样
采样保持(SHA)电容放电部分对和。
ADC和一个多功能串行接口端口。基准电压(REF)由外部
图73中的系统总功耗低于35 mW。功耗的较大部分是从电
提供，并且可以独立于电源电压。如图73所示，ADA4940-1
源到输出(设置为2.5 V)的电流，该电流通过反馈和增益电
在输入端和输出端直流耦合，因而不需要使用变压器来驱
阻回到输入端。为将功耗降低到25 mW，可以把反馈和增益
动ADC。放大器可以根据需要执行单端至差分转换，并可
电阻的值从1 kΩ提高到2 kΩ，并将电阻R5和R6的值设置为
对输入信号进行电平转换以匹配ADC的输入共模电压。
3 kΩ。ADR435用于将+6 V电源电压调节至+5 V，进而为ADC
馈电阻与增益电阻的比值来设置。此外，该电路支持单端
输入至差分输出配置或差分输入至差分输出配置。需要
时，可在信号源输入端并联一个端接电阻。无论是采用单
端输入还是采用差分输入，均可按照“单端输入的端接”部
供电并设置VOCM引脚的基准电压。
图72所示为以1 MSPS的采样速率对20 kHz差分输入音进行
采样时的FFT。二次和三次谐波分别处于−118 dBc和−122 dBc
以下。
分中所示来计算放大器的输入阻抗。如果R1 = R2 = R3 = R4
0
= 1 kΩ，单端输入阻抗约为1.33 kΩ；当与52.3 Ω端接电阻并
–20
联时，即会为输入源提供50 Ω端接。反相输入端附加的25.5 Ω
–40
AMPLITUDE (dB)
(总共1025.5 Ω)电阻可平衡50 Ω信号源与驱动同相输入的端
接电阻的并联阻抗。但是，如果使用差分源输入，则差分
输入阻抗为2 kΩ。此时，需要使用两个52.3 Ω端接电阻来端
接输入。
–60
–80
–100
本例中，信号发生器具有 10 V p-p、以地电压为参考的对
–120
称双极性输出。为了降低噪声，VOCM输入被旁路，并通过
–140
外部1%电阻设为2.5 V，以获得最宽的输出动态范围。输出
–160
共模电压为2.5 V时，ADA4940-1各输出的摆幅在0 V至5 V
0
20k
40k
60k
80k
FREQUENCY (Hz)
图72. 20 kHz输入音的失真测量(CN-0237)
+6V
ADR435
+5V
+DIN
R3
10µF
+6V
R4
–FB
+2.5V
+IN
–OUT
R5
R6
2.7nF
ADA4940-1
2.7nF
0.1µF
+OUT
–IN
R1
R2
REF
VDD
AD7982
IN–
GND
SERIAL
INTERFACE
+FB
–DIN
IN+
–1V
图73. ADA4940-1 (LFCSP)驱动AD7982 ADC
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08452-066
VOCM
100k
08452-069
ADA4940-1采用7 V双电源(+6 V和−1 V)供电，增益则由反
ADA4940-1/ADA4940-2
布局布线、接地和旁路
作为高速器件，ADA4940-1/ADA4940-2对其所工作的PCB
在尽可能靠近器件处将电源引脚直接旁路到附近的接地
环境非常敏感。要实现其优异的性能，必须注意高速PCB
层。应使用高频陶瓷芯片电容。每个电源使用两个并联旁
设计的细节。
路电容(1000 pF和0.1 μF)。1000 pF电容应离器件更近。在
较远的地方，用10 μF钽电容在每个电源到地之间提供低频
ADA4940-1 LFCSP示例
旁路。
第一个要求是实心地层应尽可能覆盖ADA4940-1所在的电
确保信号路径短而直接，以避免寄生效应。在互补信号存
路板区域。然而，反馈电阻(RF)、增益电阻(RG)和输入求和
节点(引脚2和引脚3)附近的区域都不能有接地层和电源层
在的地方，对称布局可提高平衡性能。当差分信号经过较
(见图74)。在这些节点处清除接地和电源层可以将杂散电
长路径时，确保PCB走线相互靠近，并将差分线路缠绕在
容降到最低，防止高频时放大器响应发生峰化现象。
一起，尽量降低环路面积。这样做可以降低辐射能量，并
使电路不容易受干扰影响。
热阻θJA的测量条件是将器件(包括裸露焊盘)焊接到高导热
性4层电路板上，如EIA/JESD 51-7所述。
1.30
0.80
08452-086
08452-087
1.30 0.80
图75. 推荐的PCB热焊盘尺寸(mm)
图74. RF 和RG 附近的接地和电源层的露空
1.30
TOP METAL
GROUND PLANE
0.30
PLATED
VIA HOLE
08452-088
POWER PLANE
BOTTOM METAL
图76. 散热过孔连接到埋入式接地层的4层PCB横截面(尺寸单位：mm)
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ADA4940-1/ADA4940-2
外形尺寸
3.00
BSC SQ
0.60 MAX
0.45
13
16
12 (BOTTOM VIEW) 1
2.75
BSC SQ
TOP
VIEW
EXPOSED
PAD
9
0.50
BSC
0.80 MAX
0.65 TYP
12° MAX
1.00
0.85
0.80
SEATING
PLANE
5
4
0.25 MIN
1.50 REF
FOR PROPER CONNECTION OF
THE EXPOSED PAD, REFER TO
THE PIN CONFIGURATION AND
FUNCTION DESCRIPTIONS
SECTION OF THIS DATA SHEET.
0.05 MAX
0.02 NOM
0.30
0.23
0.18
8
PIN 1
INDICATOR
*1.45
1.30 SQ
1.15
0.20 REF
072208-A
PIN 1
INDICATOR
0.50
0.40
0.30
*COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-220-VEED-2
EXCEPT FOR EXPOSED PAD DIMENSION.
图77. 16引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_VQ]
3 mm x 3 mm超薄四方体
(CP-16-2)
图示尺寸单位：mm
5.00 (0.1968)
4.80 (0.1890)
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78. 8引脚标准小型封装[SOIC_N]
(R-8)
图示尺寸单位：mm和(inch)
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012407-A
8
4.00 (0.1574)
3.80 (0.1497)
ADA4940-1/ADA4940-2
0.60 MAX
4.00
BSC SQ
TOP
VIEW
0.50
BSC
3.75
BSC SQ
0.50
0.40
0.30
1.00
0.85
0.80
12° MAX
SEATING
PLANE
0.80 MAX
0.65 TYP
0.30
0.23
0.18
PIN 1
INDICATOR
24 1
19
18
EXPOSED
PAD
(BOTTOMVIEW)
13
12
7
6
2.65
2.50 SQ
2.35
0.23 MIN
2.50 REF
0.05 MAX
0.02 NOM
0.20 REF
COPLANARITY
0.08
FOR PROPER CONNECTION OF
THE EXPOSED PAD, REFER TO
THE PIN CONFIGURATION AND
FUNCTION DESCRIPTIONS
SECTION OF THIS DATA SHEET.
082908-A
PIN 1
INDICATOR
0.60 MAX
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-220-VGGD-8
图79. 24引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_VQ]
4 mm x 4 mm超薄四方体
(CP-24-3)
图示尺寸单位：mm
订购指南
型号1
ADA4940-1ACPZ-R2
ADA4940-1ACPZ-RL
ADA4940-1ACPZ-R7
ADA4940-1ACP-EBZ
ADA4940-1ARZ
ADA4940-1ARZ-RL
ADA4940-1ARZ-R7
ADA4940-1AR-EBZ
ADA4940-2ACPZ-R2
ADA4940-2ACPZ-RL
ADA4940-2ACPZ-R7
ADA4940-2ACP-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
封装描述
16引脚 LFCSP_VQ
16引脚 LFCSP_VQ
16引脚 LFCSP_VQ
评估板
8引脚 SOIC_N
8引脚 SOIC_N
8引脚 SOIC_N
评估板
24引脚 LFCSP_VQ
24引脚 LFCSP_VQ
24引脚 LFCSP_VQ
评估板
Z = 符合RoHS标准的器件。
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封装选项
CP-16-2
CP-16-2
CP-16-2
订购数量
250
5,000
1,500
R-8
R-8
R-8
98
2,500
1,000
CP-24-3
CP-24-3
CP-24-3
250
5,000
1,500
标识
H29
H29
H29
ADA4940-1/ADA4940-2
注释
Rev. B | Page 30 of 32
ADA4940-1/ADA4940-2
注释
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ADA4940-1/ADA4940-2
注释
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registered trademarks are the property of their respective owners.
D08452sc-0-3/12(B)
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