AD829高速低噪声视频运算放大器

　　特征
　　高速；120兆赫带宽，增益=-1；230V/微秒转换速率；90ns沉降时间0.1%；视频应用的理想选择；0.02%微分增益；0.04分°差相；低噪音；1.7条nV/√Hz输入电压噪声；1.5条pA/√Hz输入电流噪声；卓越的直流精度；1mV最大输入偏移电压（过温）；0.3分微伏/摄氏度输入偏移漂移；灵活操作；规定为±5 V至±15 V操作；±3V输出摆入150Ω负载；外部收益补偿1至20；5毫安供电电流；根据EIA-481A标准提供磁带和卷盘。
　　一般说明
　　AD829高速低噪声视频运算放大器:是一种低噪声（1.7 nV/√Hz）高速运算放大器，具有定制补偿，在保持带宽》50 MHz的同时，为用户提供1到20的增益。其0.04°差分相位和0.02%差分增益性能在3.58mhz和4.43兆赫，驱动反向端接50Ω或75Ω电缆，使其非常适合专业视频应用。AD829实现了230V/微秒的无补偿转换速率和750MHz的增益带宽，同时只需要来自电源的5mA电流。
　　AD829的外部补偿管脚使其具有非凡的通用性。例如，可以选择补偿来优化给定负载和电源电压的带宽。作为2线增益驱动器，-3db带宽可以增加到95mhz，但代价是1db的峰值。它的输出也可以固定在它的外部补偿引脚。
　　AD829具有优异的直流性能。它提供的最小开环增益为30 V/mV，负载低至500Ω，低输入电压噪声为1.7条nV/√Hz，最大1 mV的低输入偏置电压。共模抑制和电源抑制比均为120db。
　　这种运算放大器在多通道高速数据转换中也很有用0.1%）沉淀时间很重要。在这种应用中，AD829用作8位到10位adc的输入缓冲器，并用作高速dac的输出I/V转换器。
　　作为一个传统的电压反馈放大器，AD829提供了跨阻放大器提供的许多优点。通过更换外部补偿电容器，可以保持大于50mhz的带宽以获得一定范围的增益。AD829和跨阻放大器都是单位增益稳定的，并提供类似的电压噪声性能（1.7条nV/√Hz）；但是，AD829的电流噪声（1.5条pA/√Hz）小于跨导放大器噪声的10%。AD829的输入是对称的。
　　产品亮点
　　1、输入电压噪声2nv/√Hz，电流噪声1.5条pA/√Hz和50 MHz带宽，增益为1至20，使AD829成为理想的前置放大器。
　　2、差分相位误差0.04分以及0.02%微分增益误差，在3.58条兆赫NTSC，4.43条MHz PAL和SECAM彩色副载波频率使运放成为优秀的视频表演者，用于将反向端接的50Ω和75Ω电缆驱动至±1v（在其端接端）。
　　3、AD829可以驱动重电容负载。
　　4、从±5 V到±15 V电源的操作完全符合性能要求。
　　5、AD829有PDIP、CERDIP和小型外形包。还提供芯片和MIL-STD-883B零件。8引线SOIC可用于扩展温度范围（-40°C至+125°C）。
　　
　　绝对最大额定值
　　
　　1、规定了最大内部功耗，以便在25°C的环境温度下T不超过150°C。
　　2、如果差动电压超过6V，应增加外部串联保护电阻以限制输入电流。
　　高于绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏。这仅是一个应力额定值；设备在本规范操作章节所述条件或以上任何其他条件下的功能操作并不意味着。长期暴露在绝对最大额定条件下可能会影响设备的可靠性。
　　热特性
　　
　　典型性能特征
　　
　　测试电路
　　
　　操作理论
　　AD829是在模拟设备公司的专有互补双极（CB）工艺上制造的，该工艺提供PNP和类似频率为600兆赫的NPN晶体管。如图35所示，AD829输入级由NPN差分对组成，其中每个晶体管在600微安集电极电流下工作。这使输入设备具有高跨导，从而使AD829在1 kHz时具有2 nV/√Hz的低噪声系数。
　　
　　输入级驱动由一对快速PNP晶体管组成的折叠共源共栅。这些pnp驱动电流镜，提供差分输入到单端输出转换。高速PNP还用于电流放大输出级，提供40000的高电流增益。即使在重载条件下，使用CB工艺生产的NPN和pnp的高fs允许级联两级发射极跟随器，同时在大于50mhz的闭环带宽下保持60相裕度。
　　两级互补发射极跟随器还有效地缓冲高阻抗补偿节点（位于CCOMP引脚）的输出，以便AD829能够保持高直流开环增益，甚至进入低负载阻抗（92分贝进入150Ω负载，100分贝进入1 kΩ负载）。激光微调和PTAT偏置保证了低偏置电压和低偏置电压漂移，使用户在许多应用中消除了交流耦合。为了增加灵活性，AD829提供对内部频率补偿节点的访问。这允许用户自定义特定应用程序的频率响应特性。单位增益稳定性要求补偿电容为68 pF（插脚5接地），产生66mhz的小信号带宽和16v/微秒的转换速率。转换速率和增益带宽积随补偿电容的变化呈反比。表4和图37显示了最佳补偿电容和所需噪声增益的转换率。
　　对于1到20之间的增益，选择C以保持小信号带宽相对恒定。仍能提供稳定性的最小增益取决于外部补偿电容的值。
　　当放大器补偿10或更高的闭环增益时，输出级的RC网络（见图35）完全消除电容性负载的影响。在低频和低容性负载下，从补偿节点到输出端的增益非常接近于一。在这种情况下，C是自举的，不影响器件的补偿电容。随着电容负载的增加，输出级的输出阻抗形成极点，从而降低增益，随后，C不完全自举。因此，C的一部分对补偿电容有贡献，单位增益带宽下降。随着负载电容的进一步增大，带宽继续下降，放大器保持稳定。
　　外部补偿AD829
　　AD829是稳定的，没有外部补偿噪声增益大于20。对于较低的增益，可以使用两种不同的频率补偿方法来实现放大器的闭环稳定性：分路补偿和电流反馈补偿。
　　并联补偿
　　图36和图37显示并联补偿有一个外部补偿电容器CCOMP，连接在补偿引脚和接地之间。该外部电容器与补偿节点处约3 pF的内部电容并联。此外，与电阻器R2并联的小电容CLEAD补偿放大器反向输入处的电容。
　　
　　表4给出了推荐的CCOMP和CLEAD值，以及相应的转换速率和带宽。选择电容值以提供小于1db峰值和小于10%超调的小信号频率响应。对于表4，应使用±15 V电源电压。图38是表4的图形扩展，表4显示了使用分流补偿方案时，较低闭环增益的回转率/增益权衡。
　　
　　电流反馈补偿
　　双极、非退化、单极和内部补偿放大器的带宽定义为：
　　
　　式中：fT为放大器的单位增益带宽。
　　I是输入晶体管的集电极电流。
　　CCOMP是补偿电容。
　　re是输入晶体管跨导的倒数。27°C时，kT/q约等于26 mV。
　　由于fT和摆率都是同一变量的函数，放大器的动态特性受到限制。因为：
　　
　　然后
　　
　　这表明回转率仅为0.314个每兆赫带宽为V/微秒。增加回转率的唯一方法是增加fT，由于工艺限制，这很困难。不幸的是，带宽为10兆赫的放大器只能在3.1款V/μs，这几乎不足以提供50 kHz的全功率带宽。
　　AD829特别适合于电流反馈补偿的形式，其允许增强放大器的全功率带宽和转换速率。从反向输入引脚到补偿引脚的电压增益很大；因此，如果在这些引脚之间插入电容，放大器的带宽将成为其反馈电阻和电容的函数。放大器的摆率现在是其内部偏置（2I）和补偿电容的函数。
　　
　　因为闭环带宽是射频和CCOMP（见图39），它独立于放大器闭合环路增益，如图41所示。为了保持稳定性，RF和CCOMP的时间常数需要提供小于65mhz的带宽。例如，当CCOMP=15 pF和RF=1 kΩ时，AD829的小信号带宽为10 MHz。图40显示转换速率超过60V/微秒。如图41所示，闭环带宽对于-1至-4；这是电流反馈放大器的特性。
　　
　　
　　图42是unitygain逆变器脉冲响应的示波器照片，该逆变器被配置为提供53 MHz的小信号带宽和180 V/微秒的后续转换速率；RF=3 kΩ，CCOMP=1 pF。图43显示了作为单位增益反相器的出色脉冲响应，它使用RF=1 kΩ和CCOMP=4 pF的分量值。
　　
　　图44和图45显示了AD829在不同闭环增益和不同电源电压下的闭环频率响应。
　　
　　当需要使用电流反馈补偿的非垂直放大器配置时，建议使用图46所示的电路。该电路以牺牲增益平坦度为代价，提供两倍于图47所示并联补偿非旋转放大器的转换速率。尽管如此，该电路将95兆赫带宽（平坦度为1分贝）传输到后端电缆中，差分增益误差仅为0.01%差分相位误差0.015个在4.43条兆赫。
　　
　　低错误视频线路驱动程序
　　图47中所示的缓冲电路驱动一条75Ω后端视频线至标准视频电平（1V p-p），具有0.1分分贝增益平坦度达到30兆赫0.04分“”和0.02%差分相位和增益4.43条MHz PAL彩色副载波频率。这种性能水平，满足高清视频显示和测试设备的要求，是实现只用5毫安静态电流。
　　高增益视频带宽，3运算放大器
　　仪表放大器
　　图48显示了在视频带宽提供100增益的3运放仪器放大器电路。在电路增益为100时，进入FET探针的小信号带宽等于18mhz。小信号带宽等于6.6条带50Ω负载的MHz。这个0.1%沉降时间为300ns。
　　输入放大器以20的增益工作，而输出运算放大器以5的增益工作。在该电路中，主要的带宽限制是输出放大器的增益/带宽积。在这个电路中穿行时要格外小心，因为即使在A1和A2的补偿管脚处多出几皮卡的杂散电容也会降低电路带宽。
　　
　　外形尺寸