评价和规划支撑
电路评价板
CN-0273电路评价板(EVAL-CN0273-EB1Z)
规划和集成文件
原理图、布局文件、物料清单
电路功能与优势
图1所示电路是一款高速FET输入、增益为5的外表扩大器，具有35 MHz宽带宽和10 MHz时55 dB的超卓沟通共模按捺(CMR)功能。该电路适用于需求高输入阻抗、快速外表扩大器的运用，包含RF、视频、光学信号检测和高速仪器外表。高CMR和高带宽特性还使其成为宽带差分线路接收器的抱负挑选。
大多数分立式外表扩大器需求贵重的匹配电阻网络才干取得高CMR功能;但是，该电路运用一个集成式差动扩大器以及片内匹配电阻改进功能、下降本钱，并最大程度削减印刷电路板(PCB)布局面积。
图1中的复合式外表扩大器电路具有下列功能：
●失调电压：4 mV(最大值)
●输入偏置电流：2 pA(典型值)
●输入共模电压：-3.5 V至+2.2 V(最大值)
●输入差分电压：±3.5 V/G1(最大值)，G1表明榜首级增益
●输出电压摆幅：0.01 V至4.75 V(典型值，150 Ω负载)
●-3 dB带宽：35 MHz(典型值，G = 5)
●共模按捺：55 dB(典型值，10 MHz)
●输入电压噪声：10 nV/√Hz(典型值，100 kHz RTI)
●谐波失真：-60 dBc(10 MHz，G = 5，VOUT = 1 Vp-p，RL= 1 kΩ)
图1. 高速FET输入外表扩大器(留意：未显现电源去耦)
大多数全集成式外表扩大器选用双极性或互补双极性工艺制作，并针对低频运用优化，具有50 Hz或60 Hz下的高CMR功能。但是，用于视频和RF体系中扩大高速信号并供给高频噪声信号共模按捺特性的宽带宽外表扩大器的需求正不断添加。
需求用到极高速度、宽带宽的外表扩大器时，一种常见的办法是运用两个高输入阻抗的分立式运算扩大器来缓冲并扩大榜首级的差分输入信号，然后在第二级中将单个扩大器装备为差分扩大器，以便供给差分至单端转化。该装备一般称为三运放外表扩大器。这种办法需求运用4个相对贵重的精细匹配电阻，以到达杰出的CMR功能。假如匹配有差错，则终究输出也会发生差错。
图1所示电路能够处理这一问题。该电路运用ADA4830-1集成式高速差动扩大器。激光调整薄膜电阻以极高的精度匹配，因而无需运用4个相对贵重的精细匹配外部电阻。
此外，运用高速双通道ADA4817-2作为输入级扩大器，答应复合式外表扩大器供给高达80 MHz的带宽，一起电路总增益为2.5。
选用4 mm × 4 mm LFCSP单封装的双通道ADA4817-2扩大器和集成式ADA4830-1差动扩大器可极大地削减电路板空间，然后下降大型体系的规划本钱。
该电路可在噪声环境中运用，因为ADA4817-2和ADA4830-1均供给低噪声以及高频下超卓的CMR功能。
电路描绘
该电路根据传统的三运放外表扩大器拓扑，两个运算扩大器用于输入增益级，一个差动扩大器用于输出级。该电路增益为5，带宽为35 MHz。
FET扩大器输入增益级
ADA4817-2(双通道)FastFET扩大器是具有FET输入的单位增益安稳、超高速电压反应型扩大器。这些扩大器选用ADI公司的专有超快速互补双极性(XFCB)工艺制作，作业噪声极低，输入阻抗十分高且速度快，合适要求高速和高源阻抗的运用。
ADA4817-2运算扩大器装备为同享RG增益电阻。关于差分输入，电路增益为1 + 2RF/RG。选用共模输入时，无电流流过RG增益电阻。因而，该电路在共模输入时用作缓冲器。随后，第二级差动扩大器可有用移除共模输入。
ADA4817-2的单位增益带宽积fu等于410 MHz。其闭环带宽可经过下式近似计算：
f-3 dB= fU/G1
其间，G1为榜首级的增益。
关于该电路而言，因为榜首级闭环增益为10，因而-3 dB带宽预算值为41 MHz。该值十分挨近35 MHz的测验带宽。
PCB板上的寄生电容和容性负载或许会使榜首增益级振动。运用低数值的反应电阻，并运用反应电容，可缓解这一问题。
本电路选用了200 Ω的反应电阻。反应%&&&&&%CF为2 pF，具有最佳带宽平整度。
差动扩大器和CMR
ADA4830-1是高速差动扩大器，具有宽共模电压规模，兼具高速和精细特性。它供给0.5 V/V的固定增益，-3 dB带宽为84 MHz。经过片内激光调整电阻，10 MHz时该器材的CMR典型值为55 dB。CMR是外表扩大器极为重要的标准参数，首要取决于第二级差动扩大器运用的4个电阻的比率匹配，如图2所示。
图2. 差动扩大器
一般，最差情况下的CMR由下式给出：
其间，Kr是以小数表明的单个电阻容差。上述等式表明最差情况下的CMR为34 dB，其间4个电阻具有相同的标称值(1%容差)。该电路选用单芯片ADA4830-1差动扩大器而非分立式电阻，扩大器片内集成激光调整薄膜电阻，因而具有超卓的CMR功能并节约PCB空间。直流时CMR是65 dB，10 MHz时CMR是55 dB。
差分和共模电压考虑要素
若要最大化输入电压规模并简化电源要求，则电路榜首级选用±5 V电源，而第二级选用+5 V。最大差分输入规模由ADA4817-2的输出摆幅决议。选用±5 V电源时，ADA4817-2输出摆幅为±3.5 V。因而，答应的最大差分输入为±3.5 V/G1，其间G1表明榜首级增益。请留意，需在答应的最大差分输入和榜首级闭环增益之间作出权衡。
下一步，剖析共模电压约束。ADA4817-2输入端的共模电压有必要坐落-VS至+VS-1.8 V之间，即选用±5 V电源时规模为-5 V至+2.2 V。选用±5 V电源时，ADA4817-2的输出摆幅约束为±3.5 V(参阅ADA4817-2数据手册)。因而，ADA4817-2的输出摆幅将电路的负输入共模电压约束为-3.5 V，然后复合电路答应的输入共模规模为-3.5 V至+2.2 V。
若要从该电路取得高功能，有必要选用杰出的布局、接地和去耦技能。有关PCB布局概况，请参阅攻略MT-031、攻略MT-101以及“高速印刷电路板布局有用攻略”一文。别的，ADA4817-2数据手册和ADA4830-1数据手册中还供给了布局攻略。
电路功能
测验该复合电路的4个最重要参数：CMR、-3 dB带宽、折合到输入端的噪声以及谐波失真，测验成果见图3至图6。
图3显现复合电路的CMR为-65 dB(直流)，以及-55 dB (10 MHz)。图4显现增益为5时的带宽为35 MHz，输出负载为100 Ω。图5显现100 kHz时，该复合电路折合到输入的噪声仅为10 nV/√Hz，而且较高频率下的平带噪声为8 nV/√Hz。图6显现10 MHz时，电路的THD为60 dBc(VOUT =1 V p-p，RL = 1 kΩ)。
图3. CN-0273 CMR
图4. 复合电路的频率响应(VOUT= 1 V p-p，RL= 100 Ω)
图5. 复合电路折合到输入的电压噪声
图6. 二次(HD2)和三次(HD3)谐波失真(VOUT= 1 V p-p，RL= 1 kΩ)
常见改变
经过增益电阻值RG，可方便地装备该电路的总增益，如图1所示。请留意，总增益越大，电路带宽越窄。
可在速度较低的运用中运用AD8274替代第二级中的差动扩大器。AD8274差动扩大器具有固定的增益2，因而电路可取得更高的总增益。
若要添加输入共模规模和差分规模，可运用±12 V供电且单位增益带宽为145 MHz的轨到轨高速FET输入扩大器，如AD8065/AD8066。
电路评价与测验
能够使用信号发生器和示波器轻松评价该电路。该板选用传统扩大器测验方法，经过网络剖析仪进行测验。完好原理图和PCB布局，请参阅CN0273-规划支撑包。电路板的相片如图7所示。
请留意，图3中的CMRR数据在0 V差分输入电压情况下取得。图4中的带宽数据和图6中的失真数据在共模电压为0 V的平衡差分驱动源情况下取得。
图7. EVAL-CN0273-EB1Z评价板相片
