高速差分ADC驅(qū)動放大器AD8137及其應(yīng)用

AD8137是ADI公司推出的軌對軌輸出低成本全差分高速放大器，它具有低噪聲、低失真和寬動態(tài)范圍，可用于驅(qū)動12位ADC，非常適用于要求低成本和低功耗的系統(tǒng)。AD8137采用ADI公司新一代的XFCB雙極型制造工藝，內(nèi)部的共模反饋結(jié)構(gòu)使之可以通過施加于一個引腳上的電壓來控制其輸出的共模電壓。AD8137內(nèi)部的反饋環(huán)可實現(xiàn)平衡輸出，同時還可以抑制偶次諧波失真。利用AD8137很容易實現(xiàn)全差分和單端-差分結(jié)構(gòu)，在典型連接下，四只電阻器組成的外部反饋網(wǎng)絡(luò)可決定放大器的閉環(huán)增益，這一點使其具有極大的靈活性。

1 AD8137的主要特點

AD8137具有以下主要特點：

·全差分；

·外部增益可調(diào)；

·輸出共模電壓可調(diào)；

·輸入偏移電壓和電流很低；

·具有110MHz的大信號帶寬和450V/μs的轉(zhuǎn)換速率；

·軌對軌輸出；

·電源電壓低且具有掉電特性；

·5V供電時的靜態(tài)電流只有2.6mA，待機模式時為450μA；

·全差分和單端-差分兩種工作方式；

·電源電壓范圍為3V～12V。

圖1是AD8137的8腳SOIC封裝圖。

2 器件工作原理

AD8137含內(nèi)部共模參考電壓的共模電路以及偏置關(guān)斷電路，其原理框圖如圖2所示。AD8137的輸入跨導(dǎo)部分是一個H橋，它的輸出電流鏡像到高阻結(jié)點CP和CN。輸出部分是傳統(tǒng)的H橋驅(qū)動電路，帶著普通的發(fā)射裝置驅(qū)動結(jié)點+OUT和-OUT。

AD8137采用兩個反饋環(huán)來分別控制差模和共模反饋。它的差模增益由外部電阻決定，這與傳統(tǒng)放大器一樣。而輸出共模電壓則由一個受外部Vocm輸入控制的內(nèi)部反饋環(huán)決定。這樣的結(jié)構(gòu)使其可以很容易地任意設(shè)定輸出的共模電壓，而不影響放大器的差模增益。

在共模反饋環(huán)中，共模反饋放大器ACM用來對輸出共模電壓進行采樣，然后通過負反饋迫使輸出的共模電壓等于VOCM引腳輸入的電壓。也就是說，在反饋環(huán)的作用下，輸出共模電壓向Vocm處的輸入電壓變化。通常情況下，內(nèi)部偏置發(fā)生器設(shè)定Vocm的值約為電源電壓的一半，因此，在Vocm輸入浮置時，輸出共模電壓約為電源電壓的一半。由于內(nèi)部偏置發(fā)生器的源阻抗比較大，因此，如有輸出阻抗相對較小的外部電源電壓，那么，它將代替Vocm輸入到AD8137上。

3 AD8137的應(yīng)用

圖3是AD8137的一個典型連接電路，該電路采用外部RF/RG匹配網(wǎng)絡(luò)。其差分輸入端VAP和VAN作為求和點，加到VOCM端的外部參考電壓可決定輸出共模電壓。同時，兩個輸出端以平衡方式輸出的VOP和VON與其輸入信號相對應(yīng)。

應(yīng)當說明的是，在一些單端-差分轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中，如果采用單電源電壓供電，設(shè)計時必須注意放大器輸入端上共模電壓VACM的動態(tài)范圍。

此外，當AD8137輸入電路呈現(xiàn)的輸入阻抗與終端電阻器串聯(lián)時，必須考慮它的負載效應(yīng)，即單端輸入時的阻抗匹配問題。