AD8610/AD8620是一种非常高精度的JFET输入放大器

特征

低噪声：6 nV/√Hz;低偏移电压：最大100μV;低输入偏置电流：最大10pa;快速沉降：600 ns至0.01%;低失真;单位增益稳定;无相位反转;双电源工作：±5 V至±13 V。

应用

光电二极管放大器；仪表；传感器和控制装置；高性能滤波器；快速精密积分器高性能音频。

一般说明

AD8610/AD8620是一种非常高精度的JFET输入放大器，具有超低的偏置电压和漂移、极低的输入电压和电流噪声、极低的输入偏置电流和宽频带。与许多JFET放大器不同，AD8610/AD8620输入偏置电流在整个工作温度范围内都很低。AD8610/AD8620在不改变单位增益的情况下，电容负载超过1000 pf时是稳定的；更大的电容负载在更高的噪声增益下很容易被驱动。即使在1kΩ负载下，AD8610/AD8620也能在电源的1.2V范围内摆动，即使在电源电压有限的情况下，也能最大化动态范围。输出在50 V/μs的反向或非反向增益配置下转换，并在小于600 ns的情况下稳定到0.01%的精度。AD8610/AD8620具有高输入阻抗、高精度和极高的输出驱动能力，是驱动高性能ADC输入和缓冲DAC转换器输出的理想放大器。

AD8610/AD8620的应用包括电子仪器；ATE放大、缓冲和积分器电路；CAT/MRI/超声医疗仪器；仪器质量光电二极管放大；快速精密滤波器（包括PLL滤波器）；和高质量音频。

AD8610/AD8620在扩展的工业温度范围（-40°C至+125°C）内完全指定。AD8610可用于窄8-铅SOIC和微型8-铅MSOP表面贴装封装。AD8620可在窄8导SOIC封装中使用。8导MSOP封装设备只能在磁带和卷盘中使用。

功能描述

AD8610/AD8620采用模拟器件公司的XFCB（超快互补双极）工艺制造。xfcb是完全绝缘的（di），与n沟道jfet技术和薄膜电阻（可以修剪）结合使用，以创建jfet输入放大器。在xfcb上制作的介质隔离npn和pnp晶体管的f>3ghz。低tc薄膜电阻可以非常精确的补偿电压和补偿电压温度系数微调。这些工艺上的突破使得模拟器件集成电路设计者能够在其最接近的竞争对手消耗一半电流的情况下，制造出一个转换速度更快、带宽更高50%以上的放大器。AD8610/AD8620在所有增益中都是无条件稳定的，即使电容负载远远超过1nF。AD8610B级可实现小于100μV的偏置和1μV/℃的偏置漂移，这些数字通常与非常高精度的双极输入放大器相关。AD8610采用微型8引线MSOP和窄8引线SOIC表面贴装封装，完全指定电源电压为±5.0 V至±13 V。非常宽的指定温度范围（高达125°C）保证在很少或没有主动冷却的系统中具有优异的工作性能。

AD8610/AD8620独特的输入架构具有极低的输入偏置电流和极低的输入偏置电压。低功耗使模具温度最小化，并保持极低的输入偏置电流。与许多竞争性JFET放大器不同，AD8610/AD8620输入偏置电流即使在高温下也很低。典型的偏置电流在85℃时小于200pa。jfet的栅极电流每10℃增加一倍，导致输入偏置电流随温度的升高而增加。特别注意PC板的布局，以尽量减少PCB迹线之间的泄漏电流。不正确的布局和板处理会产生超过AD8610/AD8620的偏置电流的泄漏电流。

功耗

在新的设计中，AD8610/AD8620的一个主要优势是节能能力。AD8610/AD8620的低功耗使其在便携式仪器和高密度系统中更具吸引力，简化了热管理，降低了电源性能要求。比较图43中AD8610和OPA627的功耗。

驱动大电容负载

AD8610/AD8620具有优异的电容负载驱动能力，在±5.0V电源下运行时，可安全驱动高达10nF。图44和图45将AD8610/AD8620与OPA627进行了比较，前者在输出端驱动并联的10 kΩ电阻和10000 pf电容器，后者的方波输入频率设置为200 kHz。AD8610/AD8620比OPA627在重电容负载下的振铃小得多。

AD8610/AD8620可以驱动更大的电容而无需任何外部补偿。尽管AD8610/AD8620在非常大的电容负载下是稳定的，但请记住，这种电容负载限制了放大器的带宽。重电容负载也会增加输出的过冲和振铃量。图47和图48显示了AD8610/AD8620和OPA627在+2驱动2μf电容负载的不可逆增益中。opa627上的振铃幅度更大，持续时间是ad8610/ad8620的10倍。

回转率（单位增益反转与非反转）

由于没有差分输入电容，放大器通常在反向单位增益配置中具有更快的转换速率。图49至图52显示了AD8610/AD8620的性能，与OPA627相比，AD8610/AD8620的单位增益为-1。AD8610/AD8620的转换速率更为对称，正、负跃迁都比OPA627要干净得多。

AD8610/AD8620具有60 V/μs的非常快的转换速率，即使在非反转增益为+1时也是如此。这是最难施加在任何放大器上的条件，因为放大器的输入共模电容通常会使其sr显得更差。放大器的转换速率根据其两个输入端之间的电压差而变化。为了观察最大sr，必须确保输入之间的电压差约为2v。这对于几乎所有的JFET运放都是必需的，这样运放输入电路的一侧就完全断开了，从而最大化了内部补偿电容的充放电电流。较低的差动驱动电压产生较低的回转率读数。如果JFET输入运放在V=10 V的单位增益下以+100 V=100 mV的增益工作，则其转换速率为60 V/μS的运放可以在20 V/μS下转换。在在

当单位增益为+1时，AD8610/AD8620的回转率是OPA627的两倍（见图53和图54）。

放大器的转换速率决定了它对大信号输入的最大响应频率。该频率（称为全功率带宽或fpbw）可根据公式计算给定失真（例如1%）的值：

输入过压保护

当放大器的输入被一个以上的V驱动到V以下或V以上时，大电流从基板分别通过负电源（V-）或正电源（V+）流向输入管脚，并可能损坏设备。如果输入源能够提供比二极管最大正向电流（大于5毫安）更大的电流，则可以添加一个串联电阻来保护输入。由于其极低的输入偏置和偏置电流，可以在AD8610/AD8620输入端前面放置一个大的串联电阻，以将电流限制在低于损坏的水平。10 kΩ的串联电阻产生小于25μV的偏移。这10 kΩ允许输入电压超过任一电源5 V。电阻器产生的热噪声将AD8610/AD8620的噪声增加7.5 nV/√Hz。对于AD8610/AD8620，与电源电压相等的差分电压不会导致任何问题（见图55）。在这种情况下，请注意，输入fet的高击穿电压消除了在放大器输入端之间包括钳位二极管的需要，这是许多精密运算放大器必须采用的做法。不幸的是，钳位二极管严重干扰了许多应用电路，如精密整流器和比较器。AD8610/AD8620不受这些限制。

无相位反转

当一个或两个输入被强制超出输入共模电压范围时，许多放大器会出现错误行为。相位反转以放大器的传递函数为代表，有效地反转了其传递极性。在某些情况下，这可能会导致伺服系统中的锁定甚至设备损坏，并可能导致永久性损坏或放大器本身没有可恢复的参数移动。许多放大器都有补偿电路来对抗这些效应，但有些放大器只对反向输入。AD8610/AD8620设计用于防止当一个或两个输入被强制超出其输入共模电压范围时发生相位反转。

THD读数与共模电压

AD8610/AD8620在任何低于600Ω的负载下，总谐波失真都远低于0.0006%。在失真方面，AD8610优于OPA627，特别是在高于20kHz的频率下。

沉降时间

如图60所示，AD8610/AD8620具有非常快的稳定时间，即使误差带非常小。AD8610/AD8620以+1的反向增益配置，具有2 kΩ输入和反馈电阻。用10×10 MΩ11.2 pf示波器探头监测输出。

如图62所示，AD8610/AD8620在加载大电容负载时保持这种快速稳定时间。

输出电流能力

AD8610/AD8620由于其高输出电流可以驱动非常重的负载。它能够在±10 V输出下产生或降低45毫安。短路电流很高，在±13 V电源下工作时，该部件能够下沉约95毫安，并产生超过60毫安的电流。图64和图65比较了AD8610/AD8620和OPA627的输出电压和负载电流。

尽管施加在AD8610/AD8620上的工作条件（±13 V）不如OPA627（±15 V）有利，但可以看出，AD8610/AD8620在给定负载电流下具有更好的驱动能力（较低的电源净空）。

电源大于±13 V时运行

AD8610/AD8620的最大工作电压规定为±13 V。当不容易获得±13 V电压时，廉价的LDO可从标称±15 V电源提供±12 V电压。

输入偏置电压调整

AD8610的偏移量非常小，通常不需要额外的偏移调整。但是，可以如图66所示使用偏移调整销来进一步减小dc偏移。使用50 kΩ范围内的电阻器，偏移微调范围为±3.3 mV。

可编程增益放大器（PGA）

低噪声、低输入偏置电流、低输入偏置电压和低温漂移的结合使ad8610/ad8620成为可编程增益放大器的完美解决方案。PGA通常在传感器之后立即使用，以增加测量电路的动态范围。历史上，开关的大导通电阻（加上放大器的大电流）在pga中产生了很大的直流偏移。最近和改进的单片开关和放大器完全消除了这些问题。PGA离散电路如图67所示。在图67中，当ad8610的10pa偏置电流在开关的（<5Ω）r处下降时，其导致可忽略的偏移误差。

如图67电路所示，当使用高精度电阻器时，PGA引入的误差在16位系统的1/2 LSB要求范围内。

1、 R和I引起的室温误差计算论乙：

ΔVOS = IB × RON = 2 pA × 5 Ω = 10 pV

Total Offset = AD8610 (Offset) + ΔVOS

Total Offset = AD8610 (Offset_Trimmed) + ΔVOS

Total Offset = 5 μV + 10 pV ≈ 5 μV

2、r和i引起的全温误差计算论乙：

ΔVOS (@ 85°C) = IB (@ 85°C) × RON (@ 85°C) = 250 pA × 15 Ω = 3.75 nV

3、 开关与AD8610/AD8620组合的温度系数与AD8610/AD8620的TV基本相同：

ΔΔVOS/ΔT(total) = ΔVOS/ΔT(AD8610/AD8620) + ΔVOS/ΔT(IB × RON)

ΔVOS/ΔT(total) = 0.5 μV/°C + 0.06 nV/°C ≈ 0.5 μV/°C

高速仪表放大器

图68所示的3运放仪表放大器可以提供从单位到1000或更高的增益范围。仪表放大器配置具有高共模抑制、平衡差分输入和稳定、精确定义的增益。JFET输入AD8610/AD8620实现了低输入偏置电流和快速稳定。大多数仪表放大器不能与此电路的高频性能相匹配。电路带宽为25兆赫，增益为1，接近5兆赫，增益为10。整个电路的稳定时间为550ns到0.01%，10V步进（增益=10）。注意，输入引脚周围的电阻值必须足够小，以便它们与杂散电路电容结合形成的rc时间常数不会降低电路带宽。

高速滤波器

四种最流行的配置是巴特沃斯、椭圆、贝塞尔（汤普森）和切比雪夫。每种类型都有一个针对给定特性优化的响应。

在使用运算放大器的有源滤波器应用中，放大器的直流精度对滤波器的最佳性能至关重要。放大器的偏置电压和偏置电流是产生输出误差的主要原因。输入偏置电压通过滤波器，可以放大以产生过大的输出偏置。对于需要大值输入电阻的低频应用，流过这些电阻的偏置和偏置电流也会产生偏置电压。

在较高的频率下，必须仔细考虑放大器的动态响应。在这种情况下，转换速率、带宽和开环增益在放大器选择中起着重要作用。回转率必须既快又对称，以尽量减少失真。放大器的带宽和滤波器的增益共同决定了滤波器的频率响应。使用高性能放大器，如AD8610/AD8620，可将所有有源滤波器应用中的直流和交流误差降至最低。二阶低通滤波器图69显示了配置为二阶巴特沃斯低通滤波器的AD8610。如图所示，设计转角为1 MHz，台架测量值为974 kHz。AD8610/AD8620的宽频带允许角频率进入兆赫范围，但应通过使C1和C2小于计算值来考虑输入电容。以下方程式可用于部件选择：

高速低噪声差速驱动器

AD8620是低噪声差分的理想选择许多流行ADC的驱动程序。还有其他应用（如平衡线）需要差分驱动器。图70的电路是一种独特的线路驱动器，广泛应用于工业应用。使用±13 V电源，线路驱动器可以将23 V P-P的差分信号输入1 kΩ负载。这个AD8620的高转换率和宽频带在低噪声的情况下产生145 kHz的全功率带宽前端产生参考输入噪声电压频谱密度为6 nV/√Hz。设计是一个平衡传输系统。无变压器，其中输出共模抑制噪音是最重要的。就像变压器设计中，任一输出均可短路至接地不平衡。线路驱动器应用不改变电路增益1。这样可以很容易地将设计设置为不翻转、反转，或差分操作。