高速電壓反饋放大器AD8022的工作原理和應用電路分析

1　概述

AD8022由兩個低噪聲的高速電壓反饋放大器組成。它的兩個輸入端產生的電壓噪聲只有2．5nV／√Hz。同時具有帶寬寬，失真小等特性。當驅動電容負載時，AD8022具有較高的輸出電流和較好的穩定性。它的功耗較小，在5V到±12V的電源下工作時，每個放大器僅消耗4．0mA的靜態電流。 AD8022采用8腳microSOIC和SOIC封裝。由于其過電壓恢復時間短，帶寬寬，所以它可以作為非對稱數字用戶線（ADSL： Asymmetric Digital Subscriber Line）、超高速數字用戶線（VDSL：Very－high－data－rate Digital Sub－scriber Line）以及其它xDSL收發信機的接收信道前端。另外，AD8022中的兩個獨立的電壓反饋放大器也可以作為線路變壓器的差動接收器或xDSL線路接口電路的有源濾波器。圖1所示為AD8022的引腳排列圖。

2 特性參數及性能

2 .1 最大功率損耗

AD8022的最大功耗受外殼結溫的限制。對于塑料封裝的器件，它的最大安全結溫大約為150℃。一旦超過這個限制，會使外殼與基底的應力發生改變，從而引起性能參數的漂移。若長時間地使結溫高于175℃，則會造成器件的失靈。雖然AD8022具有短路保護功能，但這仍不能充分保證器件在各種條件下都沒有超過結溫。為了確保器件的安全，必須根據最大功率降額曲線來進行操作。

2．2 電源和退耦

為了使AD8022能夠發揮較好的技術性能，應提供高質量的±12V電源。同時在工作中，必須注意對電源引腳端的退耦。對于低頻信號，應在AD8022附近放置一對10μF的電容。另外，在每個引腳旁，也應盡可能近地連接一個0．1μF的退耦電容。

AD8022具有低噪聲、低失真、低功耗、高速度等性能。表1給出了AD8022的主要性能參數（工作條件為T＝25℃，Vs＝±12V，RL＝500Ω，G＝1）。

3 工作原理

AD8022是電壓反饋式放大器，它是在ADI公司獨有的超快互補雙極性技術的基礎上制成的。這種技術可以使PNP和NPN三極管在4GHz范圍內具有相似的結構。為了排除由于結型絕緣引起的寄生和閉鎖問題，這種技術與介質是絕緣的。超快互補雙極性技術的這些特點保證了AD8022的高頻率、低失真及低電源電流的性能。

圖2所示為AD8022的內部電路簡圖。AD8022的輸入級由一個NPN差動對組成，其中每個三級管的集電極電流為300μA，這給輸入器件提供了一個較高的跨導。因此，在100kHz時，AD8022的輸入噪聲僅為2．5nV／√Hz。工作時，先由輸入級驅動一個有一對PNP三級管組成的折疊式柵地－陰地放大器，然后由這對PNP三級管再驅動一個電流反射鏡，從而實現從差動輸入到單端輸出的轉換。 AD8022輸出級的電流增益可高達10000，因此，即使接入一個低負載阻抗，AD8022仍能維持一個很高的直流開環增益。

4 應用電路

AD8022是一種電壓反饋式放大器，可廣泛應用于需要低噪聲、低功耗、低失真及高速放大器的場合。

AD8022在作為雙重xDSL接收放大器應用于xDSL的發送端混頻器時，具有雙重差動接收放大器功能。它可用于接收用戶環路各個末端的已調制信號（包括離散多音），并可以收到淹沒在噪聲中的最小信號。信號的噪聲源包括近端串音、遠端串音、背景噪聲和脈沖噪聲。這些噪聲大部分被饋入接收器前端，因此，為了使信噪比盡可能的高，應該盡量減小接收放大器的噪聲。而利用低噪聲的AD8022作為接收端混頻器可以使ADSL調制解調器的功率密度低至－ 140dBm／Hz。

圖3所示電路是利用AD8022組成的差動輸入Sallen－Key濾波器的應用電路。該電路具有較好的頻率響應，而且噪聲很低。圖4是該電路的頻率響應曲線。

為了使AD8022在應用中充分發揮其優良性能，設計時應注意印制電路板的布局，以防止相關的寄生效應，因此，設計時需要正確的射頻設計技巧。

AD8022的印制電路板應該有一個接地平面來覆蓋電路板器件面所有未使用的部分，以提供一個低阻抗的返回路徑。從輸入信號線的附近移開接地平面會減小寄生電容。對于電源分路，則應使用片狀電容，電容的一端應接接地平面，另一端應遠離每一個引腳。為了給AD8022輸出端提供足夠的電流，設計時還應并聯一個附加的鉭電容（0．47μF～10μF）。連接反饋電阻和增益電阻的信號線應盡可能的短，以使得與這些連線有關的電感和寄生電容達到最小。終端電阻和負載在放置時應使它們分別與輸入端和輸出端盡可能靠近。對于長信號連線（大于1英寸），應該采用帶狀線設計技巧。在應用中若能遵守這些原則，就會進一步改善AD8022的應用性能。