ADA4350带有ADC驱动器的FET输入模拟前端技术手册

概述
ADA4350是用于光电监测器或其它传感器的模拟前端，其输出电流与检测的参数或电压输入成比例，系统要求用户在极精密增益水平之间做出选择，从而使其动态范围达到最大。

ADA4350集成了FET输入放大器、切换网络和ADC驱动器，所有功能均可通过串行外设接口(SPI)或单个IC中的并行控制逻辑控制。 FET输入放大器具有极低的电压噪声和电流噪声，极其适合各种光电检测器、传感器或精密数据采集系统。

其切换网络允许用户独立选择多达六个不同的、外部可配置的反馈网络。针对反馈网络使用外部器件，用户可以更轻松地匹配系统所需的光电检测器或传感器电容。 如果需要，这一特性还支持使用低热漂移电阻。

开关设计可较大限度地减少误差源，这样信号路径中几乎不会增加任何误差。 输出驱动器可用于单端或差分模式，非常适合驱动ADC输入。

ADA4350可采用+3.3 V单电源或±5 V双电源供电，因而用户可灵活选择检测器的极性。 它采用无铅、28引脚TSSOP封装，额定温度范围为−40°C至+85°C。
多功能引脚名称可能仅通过相关功能来引用。
数据表：*附件：ADA4350带有ADC驱动器的FET输入模拟前端技术手册.pdf

应用

• 电流-电压(I至V)转换
• 光电二极管前置放大器
• 化学分析仪
• 质谱测定
• 分子光谱
• 激光/LED接收器
• 数据采集系统

特性

• 低噪声、低输入偏置电流FET输入放大器
  • 极低输入偏置电流： ±0.25 pA（典型值，25°C）
  • 低输入电压噪声
    92 nV/√Hz（10 Hz，5 V时）
    5 nV/√Hz（100 kHz，±5 V时）
  • 增益带宽积： 175 MHz
  • 输入电容
    3 pF（典型值，差分模式）
    2 pF（典型值，共模）
• 集成增益开关
  • 采样和反馈开关断开漏电流： ±0.5 pA（典型值）
  • 最差情况下的tON/tOFF时间： 105 ns（典型值）/65 ns（典型值）
• 集成模数转换器(ADC)驱动器
  • 差分模式和单端模式
  • 可调输出共模电压：-5 V至+3.8 V（典型值，针对±5 V电源）
  • 宽输出电压摆幅： ±4.8 V（最小值，针对±5 V电源）
  • 线性输出电流： 18 mA rms（典型值，针对±5 V电源）

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

传统的增益可选放大器在反馈回路中使用模拟开关，将离散的外部电阻器和电容器连接到反相输入端，以选择合适的反馈路径。由于回路中模拟开关的非理想特性，这种方法会引入一些误差。例如，开关导通电阻会导致电压误差，而开关电容的电压相关增益误差，以及泄漏电流会导致失调误差，在高温时尤其严重。

开尔文开关技术解决了这个问题，它在每个增益选择回路中引入两个开关，一个将跨阻/运算放大器输出连接到反馈网络，另一个将反馈网络输出连接到下游组件。图54展示了一个采用开尔文开关的可编程增益跨阻放大器示意图。

虽然这种技术需要使用两倍数量的开关，但中间节点的电压（Vx）不再依赖于开关；它仅取决于所选电阻器上的电流（见公式1至公式3）。

将公式1代入公式2，

其中：

• (V_{OUT}) 是第一个放大器的输出。
• (I_{PHOTO}) 是来自光电二极管的电流。
• (R_{F2}) 是跨阻路径2的反馈电阻。
• (R_{S1B}) 是S1B开关的导通电阻。

图54右侧所示的开关（S2A和S2B）只有在输出阻抗较小且对误差贡献可忽略不计时才会闭合。如果放大器驱动高阻抗负载，在ADA4350的情况下，高阻抗负载是集成的ADC驱动器。