高性能運算放大器AD845：特性、應用與設計要點

在電子工程師的設計工具箱中，運算放大器是不可或缺的基礎元件。今天，我們要深入探討一款高性能的運算放大器——AD845，它在眾多應用場景中展現出卓越的性能。

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一、AD845概述

AD845是一款快速、精確的N溝道JFET輸入單片運算放大器，采用了Analog Devices的互補雙極（CB）工藝制造。先進的激光晶圓微調技術使其實現了極低的輸入失調電壓和失調電壓漂移性能。它的高轉換速率（100 V/μs）、穩定的16 MHz單位增益帶寬以及350 ns至0.01%的建立時間，在驅動100 pF和500 Ω的并聯負載時，這些特性的組合是任何FET輸入IC放大器都無法比擬的。

1.1 主要特性

• AC性能：350 ns內建立到0.01%，轉換速率達100 V/μs，最小單位增益帶寬為12.8 MHz，在20 V p-p時全功率帶寬為1.75 MHz。
• DC性能：最大輸入失調電壓0.25 mV，最大失調電壓漂移5 μV/°C，輸入偏置電流0.5 nA，最小開環增益250 V/mV，0.1 Hz至10 Hz時最大電壓噪聲4 V p-p，最小共模抑制比94 dB。
• 封裝形式：提供塑料Mini - DIP、密封CERDIP和SOIC封裝，還可根據EIA - 481A標準提供卷帶包裝。

二、應用領域

AD845適用于多種應用場景，如有源濾波器、高速積分器、光電二極管前置放大器、采樣保持放大器和對數放大器，以及用于緩沖A/D和D/A轉換器。其250 mV的最大輸入失調電壓使得在許多應用中無需進行失調調零。在±10 V輸入電壓范圍內110 dB的共模抑制比，對于JFET輸入高速運算放大器來說是非常出色的性能，再加上最小250 V/mV的開環增益，即使在單位增益緩沖電路中也能確保實現12位的性能。

三、引腳連接與溫度范圍

AD845符合標準運算放大器的引腳排列，但失調調零連接到+V。AD845J和AD845K級器件適用于商業溫度范圍（0°C至70°C），AD845A和AD845B器件適用于工業溫度范圍（ - 40°C至+85°C），AD845S適用于全軍事溫度范圍（ - 55°C至+125°C）。工業和軍事版本提供8引腳CERDIP封裝，商業版本提供8引腳塑料Mini - DIP和16引腳SOIC封裝，還有J和S級芯片可供選擇。

四、產品亮點

1. 高速高精度：高轉換速率、快速建立時間和直流精度使其非常適合需要12位精度的高速應用。
2. 升級現有設計：在大多數情況下，可以升級使用LF400、HA2520等多種型號運算放大器的電路性能。
3. 穩定性好：單位增益穩定且內部補償。
4. 負載驅動能力：在驅動100 pF/500 Ω負載時性能有明確規定。

五、規格參數

六、絕對最大額定值

• 電源電壓：±18 V
• 內部功耗：塑料Mini - DIP為1.6 W，CERDIP為1.5 W，16引腳SOIC為1.4 W
• 輸入電壓：+Vs
• 輸出短路持續時間：無限
• 差分輸入電壓：+Vs和 - Vs
• 存儲溫度范圍： - 65°C至+150°C
• 引腳溫度范圍（焊接60秒）：300°C

需要注意的是，超過絕對最大額定值的應力可能會對器件造成永久性損壞，這只是一個應力額定值，并不意味著器件在這些或其他高于規格操作部分所示條件下能正常工作。長時間暴露在絕對最大額定值條件下可能會影響器件的可靠性。

七、典型性能特性

文檔中給出了多個典型性能特性曲線，如輸入電壓擺幅與電源電壓的關系、輸出電壓擺幅與電源電壓的關系、輸出電壓擺幅與電阻負載的關系等。這些曲線為工程師在實際設計中提供了重要的參考依據，幫助他們更好地了解AD845在不同條件下的性能表現。

八、應用電路設計

8.1 建立時間測量

通過在單位增益反相模式下用快速脈沖發生器驅動放大器來測量AD845的建立時間。建立時間定義為從施加理想階躍函數輸入到閉環放大器輸出進入并保持在指定誤差帶內的時間間隔。其組成部分包括放大器的傳播時間、接近最終輸出值的轉換時間、與轉換相關的過載恢復時間以及線性建立到指定誤差帶內的時間。當驅動500 Ω負載和100 pF電容并聯時，AD845在250 ns內建立到0.1%，在310 ns內建立到0.01%。

8.2 高速儀表放大器

由三個運算放大器組成的儀表放大器電路（如圖3所示）可以提供從單位增益到1000及更高的增益范圍。該電路具有高共模抑制、平衡差分輸入和穩定、精確的增益特性。使用FET輸入的AD845實現了低輸入偏置電流和快速建立時間。電路帶寬在增益為1時為10.9 MHz，在增益為10時為8.8 MHz；對于10 V階躍（增益 = 10），整個電路的建立時間為900 ns至0.01%。電路中使用的電容器大大改善了放大器的建立時間和相位裕度。

8.3 驅動A/D轉換器的模擬輸入

在驅動A/D轉換器的模擬輸入時，運算放大器必須能夠在動態變化的負載條件下保持恒定的輸出電壓。AD845具有寬帶寬和高開環增益，非常適合驅動轉換時間為5 ms或更長的高分辨率A/D轉換器。

九、設計要點與注意事項

在使用AD845進行設計時，還需要注意一些要點。例如，在高速儀表放大器電路中，放大器輸入引腳周圍的電阻值要足夠小，以避免它們與電路雜散電容形成的RC時間常數降低電路帶寬。另外，對于不同的應用場景，要根據實際需求選擇合適的封裝和溫度等級的AD845器件。

總之，AD845運算放大器以其卓越的性能和廣泛的應用場景，成為電子工程師設計中的有力工具。希望通過本文的介紹，能幫助工程師們更好地理解和應用AD845，在實際設計中發揮其最大的優勢。大家在使用AD845的過程中遇到過哪些問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享交流。