基于AD8351的大帶寬多路差分模擬放大電路設計

2 AD8351簡介
2．1 主要特性
    運算放大器AD835l的主要特性如下：
    電壓增益為12 dB時，一3 dB的帶寬為2．2 GHz；
    調(diào)整增益電阻，電壓增益可調(diào)范圍為0～26 dB；
    低功耗：28 mA@5 V；
    電源供電范圍：3—5．5 V；
    輸入共模電壓范圍：1．2～3．8 V。
2．2 引腳描述
    AD8351的引腳描述如下：
    PWUP：提供一個大于等于1．3V，小于等于VPOS的正電壓激活器件；
    RGPl、RGP2：增益電阻輸入1和增益電阻輸入2；
    INHI、INH0：差分輸入端；
    COMM：器件共模，連接至地；
    0PLO、0PU：差分輸出端，交流耦合時，偏置電壓均為VDCM；
    VOPS：3～5．5 V的正供電電壓；
    VOCM：設置輸入輸出端的共模電壓，采用一只O．1μF電容接地。
2．3 應用電路
2．3．1 AD8351在差分電路中的應用
    在AD8351的輸入為差分信號時，輸入輸出信號的關系如圖1所示。

    信號放大倍數(shù)，即差分增益，是由跨接在RGPl與RGP2引腳之間的增益電阻RC來調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的范圍為O～26 dB。
2．3．2 AD835l在單端變差分電路中的應用
    利用AD835l可以很容易地實現(xiàn)信號的單端變差分應用，如圖2所示。

    單端的輸入信號接至INHI上，未用的輸入端INH0接地。在該情況下。為了輸出平衡，應在OPL0和RGP2端連接反饋電阻RF。RG和RF的選擇可參考圖3和圖4。圖3中根據(jù)負載電阻RL和增益選擇RG的阻值，圖4中根據(jù)RC和RL的大小選擇RF。

3 AD835l在多通道采樣系統(tǒng)中的應用
3．1 系統(tǒng)組成
    基于AD8351的多通道采樣系統(tǒng)是針對一個4通道，采樣速率為400 MS／s的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路而設計的，如圖5所示。其中，采樣部分由4個AD9445分時采樣，以提高采樣速率。AD9445是一款14位。轉(zhuǎn)換速率為105／125 MS／s的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個AD9445的轉(zhuǎn)換速率設置為100 MS／s，4通道分時采樣為400 MS／s。這里輸入信號是單端模擬正弦信號，其峰峰值為2 V，因此需用一個AD8351將單端信號變?yōu)椴罘中盘枺缓笤俳?個AD8351來驅(qū)動4個AD9445，從而向AD9445提供差分輸入。

3．2 設計中需考慮的問題
3．2．1 帶寬問題
    由于系統(tǒng)設計的輸入信號帶寬達到100±60 MHz，運算放大器的帶寬約200 MHz，為了確保運算放大器在200 MHz內(nèi)具有良好特性，其開環(huán)特性引起的誤差應盡可能小，對放大器的增益帶寬留有裕量。AD8351的頻率與增益的關系曲線如圖6所示?？梢?，AD8351的一3 dB帶寬為2．2 GHz，因此，AD835l能滿足系統(tǒng)要求。

3．2．2 放大倍數(shù)
    輸入信號經(jīng)AD8351放大或衰減后，其電平與AD9445所需電平一致。這里輸入信號的峰峰值為2 V，AD9445可支持峰峰值為2~4 V的輸入，所以設置運放的放大倍數(shù)為1~2。根據(jù)圖3和圖4選擇第一級AD835l的RC和RF阻值；根據(jù)文獻計算第二級AD835l的RC阻值。需注意的是：AD9445的輸入阻抗為l 000Ω，與220Ω的電阻并聯(lián)，再與兩只33Ω的電阻串聯(lián)才是RL的阻值，見圖5。調(diào)試結(jié)果，第一級AD835l的RC=750Ω，RF=510Ω；第二級AD8351的RC=621Ω，因此，系統(tǒng)設計可滿足AD9445輸入信號的電壓要求。
3．2．3 PCB設計
    電路設計最好要有一個模擬地和一個數(shù)字地，這樣可以使放大器不受數(shù)字電路轉(zhuǎn)換噪聲的影響。需注意的是：所有其接I／0、地，及RC端的連接線都應盡可能地短，線寬設置5mil，其接地不要布局在器件的下層和信號線附近，如圖7所示。

3．2．4 電阻和電容
    系統(tǒng)輸入端和輸出端的電阻用于減少反射，輸出端的電阻還起到與A／D輸入信號隔離的作用；電容主要起濾波的作用。

4 結(jié)語
    設計模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)時，運算放大器的選擇和設計都非常重要，在此提供了一個400 MHz多通道采樣系統(tǒng)中運算放大器的設計。經(jīng)過實際測試，該系統(tǒng)穩(wěn)定，可供其他硬件設計人員借鑒