高精度、低噪声运算放大器AD8672的特性与应用

高精度、低噪声运算放大器AD8671/AD8672/AD8674的特性与应用

在电子设计领域，运算放大器是非常基础且关键的器件。今天要和大家详细探讨的是Analog Devices推出的AD8671/AD8672/AD8674系列高精度、低噪声运算放大器，看看它们有哪些独特之处以及适用于哪些应用场景。

文件下载：AD8672.pdf

一、器件概述

AD8671/AD8672/AD8674属于Analog Devices不断发展的低噪声运算放大器系列。AD8671为单通道放大器，AD8672为双通道放大器，AD8674为四通道放大器。它们具有超低噪声、超低失调电压和漂移、低输入偏置电流、10 MHz带宽以及低功耗等特点，输出在超过1000 pF的容性负载下仍能保持稳定。

二、关键特性

（一）电气特性

1. 低噪声：电压噪声密度低至2.8 nV/√Hz，峰峰值噪声电压为77 nV p - p ，在0.1 Hz至10 Hz频段表现出色，这使得它们在对噪声敏感的应用中具有很大优势。
2. 高精度：失调电压最大为75 μV，失调电压漂移在 - 40°C至 + 125°C范围内最大为125 μV，输入偏置电流最大为12 nA，能够保证较高的运算精度。
3. 宽带宽：增益带宽积达到10 MHz，可满足许多高频应用的需求。
4. 低功耗：每个放大器的典型电源电流为3 mA，在 ± 5 V至 ± 15 V的双电源供电下，都能保持较低的功耗。
5. 高增益：开环增益最小为120 dB，能够提供足够的放大倍数。

（二）动态性能

1. 压摆率：达到4 V/μs，能够快速响应输入信号的变化。
2. 建立时间：在4 V阶跃、增益为1的情况下，达到0.1%的建立时间为1.4 μs，达到0.01%的建立时间为5.1 μs，能够快速稳定输出。

（三）电源特性

1. 电源抑制比：AD8671/AD8672的电源抑制比最小为110 dB，AD8674最小为106 dB，能够有效抑制电源波动对输出的影响。
2. 电源范围：支持 ± 4 V至 ± 18 V的宽电源范围，适应不同的供电需求。

三、引脚配置与封装

（一）引脚配置

不同型号的引脚配置有所不同，例如AD8671采用8引脚封装，包括输入、输出、电源等引脚；AD8672同样是8引脚封装，但有两个通道；AD8674则采用14引脚封装，包含四个通道。具体的引脚功能可以参考数据手册中的详细说明。

（二）封装形式

AD8671/AD8672提供8引脚SOIC和8引脚MSOP封装，AD8674提供14引脚SOIC和14引脚TSSOP封装。其中，MSOP封装的AD8671/AD8672所需的电路板空间仅为同类放大器的一半，适合对空间要求较高的应用。

四、典型应用场景

（一）PLL滤波器

PLL（锁相环）滤波器在AM/FM调制等应用中非常重要。AD8671/AD8672/AD8674的低失调电压和低输入偏置电流能够最小化输出误差，高开环增益和宽带宽允许用户设计高闭环增益的滤波器，是PLL滤波器设计的理想选择。为了优化滤波器设计，建议使用小阻值电阻以降低热噪声。

（二）GPS滤波器

GPS接收器需要低噪声来减少RF（射频）影响。AD8671的超低噪声和宽带宽特性使其非常适合用于GPS的带通和低通滤波器，同时不会带来高功耗的问题。

（三）仪器仪表

在仪器仪表领域，对精度和噪声的要求较高。AD8671/AD8672/AD8674的高精度和低噪声特性能够满足仪器仪表的测量需求，提高测量的准确性。

（四）音频应用

该系列放大器在整个音频频率范围内表现出低总谐波失真（THD），适用于高闭环增益的音频应用，如专业音频设备等。

五、应用注意事项

（一）功率耗散计算

为了实现低电压噪声，输入级电流会比大多数具有等效增益带宽积的运算放大器更高，这也导致了一定的功率耗散。可以通过公式 (T{I}=T{A}+P{D} × theta{I A}) 计算结温，其中 (T{I}) 为结温，(T{A}) 为环境温度，(P{D}) 为功率耗散，(theta{I A}) 为热阻。在设计时需要考虑结温对可靠性的影响，必要时可以采取散热措施，如使用风扇、Peltier热电冷却器或热管等。

（二）单位增益跟随器应用

当在具有背靠背二极管输入级的放大器（如AD8671）的正端施加大于1 V的大瞬态脉冲时，建议在反馈回路中使用至少500 Ω的电阻 (R{F}) ，以避免放大器对信号发生器造成负载影响。如果 (R{F}) 需要使用较大值，应并联一个小电容 (C{F}) 来补偿输入电容和 (R{F}) 引入的极点。

（三）输出相位反转

AD8671/AD8672/AD8674即使在输入电压超出电源电压1 V的情况下，也不会出现输出相位反转的现象，这在实际应用中是一个非常重要的特性。

（四）驱动容性负载

虽然该系列放大器能够驱动较大的容性负载，但在单位增益配置下驱动非常大的负载时，可能会出现不必要的振铃或不稳定现象。此时，可以使用外部补偿电路，如在图35所示的电路中，通过合理选择 (R{F}) 、(C{F}) 等元件的值，可以减少过冲并防止放大器振荡，但会牺牲一定的输出摆幅。不过，该电路也能对输入信号和放大器噪声进行滤波，从而将整体输出噪声降至最低。

六、总结

AD8671/AD8672/AD8674系列运算放大器以其低噪声、高精度、宽带宽和低功耗等优点，在众多领域都有广泛的应用前景。电子工程师在设计过程中，可以根据具体的应用需求，合理选择合适的型号和封装，并注意相关的应用事项，以充分发挥这些器件的性能优势。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。