ALLGEMEINE BESCHREIBUNG

Die ADA4807-1 (Single), ADA4807-2 (Dual) und ADA4807-4 (Quad) sind rauscharme, Rail-to-Rail-Eingangs- und Ausgangsverstärker mit Spannungsrückkopplung. Diese Verstärker vereinen geringen Stromverbrauch, geringes Rauschen, hohe Geschwindigkeit und Gleichstrompräzision und stellen damit eine attraktive Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen dar, von hochauflösenden Datenerfassungsinstrumenten bis hin zu leistungsstarken batteriebetriebenen Systemen und Systemen mit hoher Komponentendichte, bei denen der Stromverbrauch von entscheidender Bedeutung ist.&nbsp

Mit nur 1,0 mA Versorgungsstrom pro Verstärker weisen die ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4 das geringste Eingangsspannungsrauschen unter den Hochgeschwindigkeits-Rail-to-Rail-Eingangs-/Ausgangsverstärkern der Branche auf und bieten eine große Bandbreite, eine hohe Anstiegsgeschwindigkeit, eine schnelle Einschwingzeit und eine hervorragende Verzerrungsleistung. Darüber hinaus bieten diese Verstärker eine sehr niedrige Eingangsoffsetspannung und Driftleistung, was sie ideal für die Ansteuerung von 16-/18-Bit-Präzisionsregistern (SARs) und 24-Bit-&nbspADCs mit Multiplexing und hohem Durchsatz macht.

Diese Verstärker sind vollständig für +3 V, +5 V und ±5 V spezifiziert und können im industriellen Temperaturbereich von -40°C bis +125°C betrieben werden.

Der ADA4807-1 ist in einem 6-poligen SOT-23 und einem platzsparenden 6-poligen SC70-Gehäuse erhältlich. Der ADA4807-2 ist in einem 8-poligen MSOP-Gehäuse und einem kompakten, 3 mm × 3 mm großen, 10-poligen LFCSP-Gehäuse erhältlich. Der ADA4807-4 ist in einem 14-poligen TSSOP-Gehäuse erhältlich.

 

ARBEITSTHEORIE

Der ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4 hat eine Rail-to-Rail-Eingangsstufe mit einem Eingangsbereich, der 200 mV über jede Schiene hinausgeht. Ein PNP-Transistor-Eingangspaar ist für einen Großteil des Eingangsbereichs aktiv, während ein NPN-Transistor-Eingangspaar für die Gleichtaktspannungen innerhalb von 1,3 V der positiven Schiene aktiv ist. Die ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4 werden mit dem XFCB-Prozess (Extra Fast Complementary Bipolar) der dritten Generation von Analog Devices, Inc. gefertigt, der für 1 mA-Bausteine außergewöhnlich gute Verzerrungs-, Rausch-, Anstiegsgeschwindigkeits- und Einschwingungseigenschaften aufweist. Angesichts der traditionellen Rail-to-Rail-Eingangsarchitektur ist das 1/f-Rauschen am Eingang überraschend niedrig und das Stromrauschen beträgt nur 0,7 pA/√Hz bei einem Spannungsrauschen von 3 nV/√Hz. Typische Bausteine mit hoher Anstiegsrate leiden unter erhöhtem Stromrauschen aufgrund der Degeneration des Eingangspaares und des höheren Eingangsstufenstroms. Der ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4 übertrifft die aktuellen Benchmark-Parameter angesichts der Leistungsfähigkeit des XFCB-Prozesses.

Das mehrstufige Design des ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4 verfügt über ausgezeichnete Präzisionsspezifikationen wie Eingangsdrift, Offset, Open-Loop-Verstärkung, CMRR und PSRR. Typische Werte für die harmonische Verzerrung liegen im Bereich von -130 dBc bei einer Grundwelle von 10 kHz (siehe Abschnitt Verzerrung und Rauschen). Dieses Leistungsniveau macht den ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4 zur besten Wahl für den Betrieb von 18-Bit-Präzisionswandlern.

Der ADA4807-1/ADA4807-2 ist für einen niedrigen Abschaltstrom (maximal 4 μA) in der Größenordnung von einigen Mikroampere optimiert. In stromsensiblen Anwendungen kann dies die Verwendung eines Power-FETs überflüssig machen und zeitlich verschachtelte Stromsparmodelle ermöglichen.&nbsp

Die Rail-to-Rail-Eingangsstufe ist in vielen verschiedenen Anwendungen nützlich. Obwohl die Präzision von Eingang zu Eingang reduziert ist, können viele Anwendungen diesen Verlust tolerieren, wenn die Alternative überhaupt keine Funktionalität ist. Der positive Rail-Eingangsbereich ist für Servoschleifen mit einem High-Side-Eingangsbereich unverzichtbar.

Der Eingang des ADA4807-1/ADA4807-2/ADA4807-4 arbeitet 200 mV über jede Schiene hinaus. Interne Schutzschaltungen verhindern, dass der Ausgang die Phase invertiert, wenn der Eingangsbereich überschritten wird. Wenn der Eingang eine Diode über eine der beiden Schienen überschreitet, leiten interne Schutzdioden für elektrostatische Entladung (ESD) Strom durch den Eingang.

 

ADC-ANSTEUERUNG MIT DYNAMISCHER LEISTUNGSSKALIERUNG

In stromsensiblen Anwendungen kann der ADA4807-1/ADA4807-2 vor dem Einschalten des ADCs eingeschaltet werden. Abbildung 78 zeigt das Timing-Diagramm für die dynamische Leistungsskalierung des ADA4807-1/ADA4807-2 mit der in Abbildung 79 gezeigten AD7982-Konfiguration. Die fallende Flanke des DISABLE-Signals muss mit der steigenden Flanke des CONV-Signals des ADC übereinstimmen, um eine saubere Datenerfassung zu erhalten. Abbildung 79 zeigt die FFT für die Ansteuerung einer vollständig differentiellen Signalkette mit einer Einschaltzeit von 1,2 µs, wie in Abbildung 78 dargestellt. Mit dieser Methode wird der Ruhestrom des ADA4807-1/ADA4807-2 (pro Verstärker) von 2 mA auf 0,25 mA reduziert. Abbildung 81 zeigt die FFT für die dynamische Leistungsskalierung einer Single-Ended-Eingangssignalkette in einen differentiellen ADC mit einer Einschaltzeit von 4 µs, wie in Abbildung 80 dargestellt. Diese Konfiguration führt zu einer Reduzierung des Ruhestroms von 20%.