CN0273 可以利用信號發生器和示波器輕松評估該電路。該板采用傳統放大器測試方式，通過網絡分析儀進行測試。完整原理圖和PCB布局，請參考CN0273-設計支持包。電路板的照片如圖7所示。 請注意，圖3中的CMRR數據在0 V差分輸入電壓情況下獲得。圖4中的帶寬數據和圖6中的失真數據在共模電壓為0 V的平衡差分驅動源情況下獲得。 ? 圖7. EVAL-CN0273-EB1Z評估板照片 ? 通過增益電阻值RG，可方便地配置該電路的總增益，如圖 1所示。請注意，總增益越大，電路帶寬越窄。 可在速度較低的應用中使用AD8274代替第二級中的差動放 大器。AD8274差動放大器具有固定的增益2，因此電路可 獲得更高的總增益。 若要增加輸入共模范圍和差分范圍，可使用±12 V供電且 單位增益帶寬為145 MHz的軌到軌高速FET輸入放大器，如AD8065/ AD8066。 該電路基于傳統的三運放儀表放大器拓撲，兩個運算放大 器用于輸入增益級，一個差動放大器用于輸出級。該電路 增益為5，帶寬為35 MHz FET放大器輸入增益級 ADA4817-2(雙通道)FastFET放大器是具有FET輸入的單位 增益穩定、超高速電壓反饋型放大器。這些放大器采用 ADI公司的專有超快速互補雙極性(XFCB)工藝制造，工作 噪聲極低，輸入阻抗非常高且速度快，適合要求高速和高 源阻抗的應用。 ADA4817-2運算放大器配置為共享RG增益電阻。對于差分 輸入，電路增益為1 + 2RF /RG。采用共模輸入時，無電流流 過RG增益電阻。因此，該電路在共模輸入時用作緩沖器。隨后，第二級差動放大器可有效移除共模輸入。 ADA4817-2的單位增益帶寬積fu等于410 MHz。其閉環帶寬 可通過下式近似計算： f?3 dB = fU/G1 其中，G1為第一級的增益。 對于該電路而言，由于第一級閉環增益為10，因此?3 dB帶 寬估算值為41 MHz。該值非常接近35 MHz的測試帶寬。 PCB板上的寄生電容和容性負載可能會使第一增益級振 蕩。使用低數值的反饋電阻，并使用反饋電容，可緩解這 一問題。 本電路選用了200 Ω的反饋電阻。反饋電容CF 為2 pF，具有 最佳帶寬平坦度。 差動放大器和CMR ADA4830-1是高速差動放大器，具有寬共模電壓范圍，兼 具高速和精密特性。它提供0.5 V/V的固定增益，?3 dB帶寬 為84 MHz。通過片內激光調整電阻，10 MHz時該器件的 CMR典型值為55 dB。 CMR是儀表放大器極為重要的規格參數，主要取決于第二 級差動放大器使用的4個電阻的比率匹配，如圖2所示。 圖2. 差動放大器 ? 通常，最差情況下的CMR由下式給出：= 其中，Kr是以小數表示的單個電阻容差。上述等式表示最 差情況下的CMR為34 dB，其中4個電阻具有相同的標稱值 (1%容差)。該電路采用單芯片ADA4830-1差動放大器而非 分立式電阻，放大器片內集成激光調整薄膜電阻，因此具 有出色的CMR性能并節省PCB空間。直流時CMR是65 dB， 10 MHz時CMR是55 dB。 差分和共模電壓考慮因素 若要最大化輸入電壓范圍并簡化電源要求，則電路第一級 采用±5 V電源，而第二級采用+5 V。最大差分輸入范圍由 ADA4817-2的輸出擺幅決定。采用±5 V電源時，ADA4817-2 輸出擺幅為±3.5 V。因此，允許的最大差分輸入為±3.5 V/G1， 其中G1表示第一級增益。請注意，需在允許的最大差分輸 入和第一級閉環增益之間作出權衡。 下一步，分析共模電壓限制。ADA4817-2輸入端的共模電 壓必須位于?VS 至+VS ? 1.8 V之間，即采用±5 V電源時范圍 為?5 V至+2.2 V。采用±5 V電源時，ADA4817-2的輸出擺幅 限制為±3.5 V(參考ADA4817-2數據手冊)。因此，ADA4817-2 的輸出擺幅將電路的負輸入共模電壓限制為?3.5 V，從而復 合電路允許的輸入共模范圍為?3.5 V至+2.2 V。 若要從該電路獲得高性能，必須采用良好的布局、接地和 去耦技術。有關PCB布局詳情，請參考 指南MT-031、 指南MT-101,以及"高速印刷電路板布局實用指南" 一文。另外， ADA4817-2數據手冊和ADA4830-1數據手冊中還提供了布 局指南。 電路性能 測試該復合電路的4個最重要參數：CMR、?3 dB帶寬、折 合到輸入端的噪聲以及諧波失真，測試結果見圖3至圖6。 圖3顯示復合電路的CMR為?65 dB(直流)，以及?55 dB (10 MHz)。圖4顯示增益為5時的帶寬為35 MHz，輸出負載為 100 Ω。圖5顯示100 kHz時，該復合電路折合到輸入的噪聲 僅為10 nV/√Hz，并且較高頻率下的平帶噪聲為8 nV/√Hz。 圖6顯示10 MHz時，電路的THD為60 dBc(VOUT =1 V p-p， RL= 1 kΩ)。 Figure 3. CMR of the CN-0273 ? 圖4. 復合電路的頻率響應(VOUT= 1 V p-p，RL = 100 Ω) ? 圖5. 復合電路折合到輸入的電壓噪聲 ? 圖6. 二次(HD2)和三次(HD3)諧波失真(VOUT = 1 V p-p，RL = 1 kΩ) ? CN0273 具有低輸入偏置電流和高交流共模抑制性能的高速FET輸入儀表放大器 CN0273 | circuit note and reference circuit info 具有低輸入偏置電流和高交流共模抑制性能的高速FET輸入儀表放大器 | Analog Devices 圖1所示電路是一款高速FET輸入、增益為5的儀表放大 器，具有35 MHz寬帶寬和10 MHz時55 dB的出色交流共模 抑制(CMR)性能。該電路適用于需要高輸入阻抗、快速儀 表放大器的應用，包括RF、視頻、光學信號檢測和高速儀 器儀表。高CMR和高帶寬特性還使其成為寬帶差分線路接 收器的理想選擇。 大多數分立式儀表放大器需要昂貴的匹配電阻網絡才能獲 得高CMR性能；然而，該電路使用一個集成式差動放大器 以及片內匹配電阻改善性能、降低成本，并最大程度減少 印刷電路板(PCB)布局面積。 圖1中的復合式儀表放大器電路具有下列性能： 失調電壓：4 mV(最大值) 輸入偏置電流：2 pA(典型值) 輸入共模電壓：?3.5 V至+2.2 V(最大值) 輸入差分電壓：±3.5 V/G1(最大值)，G1表示第一級增益 輸出電壓擺幅：0.01 V至4.75 V(典型值，150 Ω負載) ?3 dB帶寬：35 MHz(典型值，G = 5) 共模抑制：55 dB(典型值，10 MHz) 輸入電壓噪聲：10 nV/√Hz(典型值，100 kHz RTI) 諧波失真：?60 dBc(10 MHz，G = 5，VOUT = 1 V p-p， RL = 1 kΩ) 圖1. 高速FET輸入儀表放大器(注意：未顯示電源去耦) ? 大多數全集成式儀表放大器采用雙極性或互補雙極性工藝 制造，并針對低頻應用優化，具有50 Hz或60 Hz下的高CMR 性能。然而，用于視頻和RF系統中放大高速信號并提供高 頻噪聲信號共模抑制特性的寬帶寬儀表放大器的需求正不 斷增長。 需要用到極高速度、寬帶寬的儀表放大器時，一種常見的 方法是使用兩個高輸入阻抗的分立式運算放大器來緩沖并 放大第一級的差分輸入信號，然后在第二級中將單個放大 器配置為差分放大器，以便提供差分至單端轉換。該配置 通常稱為三運放儀表放大器。這種方法需要使用4個相對 昂貴的精密匹配電阻，以達到良好的CMR性能。如果匹配 有誤差，則最終輸出也會產生誤差。 圖1所示電路能夠解決這一問題。該電路使用ADA4830-1 集 成式高速差動放大器。激光調整薄膜電阻以極高的精度匹 配，因此無需使用4個相對昂貴的精密匹配外部電阻。 此外，使用高速雙通道ADA4817-2作為輸入級放大器，允 許復合式儀表放大器提供高達80 MHz的帶寬，同時電路總 增益為2.5。 采用4 mm × 4 mm LFCSP單封裝的雙通道ADA4817-2放大器 和集成式ADA4830-1差動放大器可極大地減少電路板空間， 從而降低大型系統的設計成本。 該電路可在噪聲環境中使用，因為ADA4817-2和 ADA4830-1均提供低噪聲以及高頻下出色的CMR性能。 cn0273 圖1所示電路是一款高速FET輸入、增益為5的儀表放大 器，具有35 MHz寬帶寬和10 MHz時55 dB的出色交流共模 抑制(CMR)性能。該電路適用于需要高輸入阻抗、快速儀 表放大器的應用，包括RF、視頻、光學信號檢測和高速儀 器儀表。高CMR和高帶寬特性還使其成為寬帶差分線路接 收器

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