單路和四路運算放大器AD8614/AD8644

摘要：AD8614/AD8644是高壓、高速、低功耗和大電流軌-軌輸出的單路和四路運算放大器，是一種獨具特色的器件，特點適合于LCD的驅(qū)動電路。文章介紹了AD8614/AD8644的性能特點和應用電路。

關(guān)鍵詞：運算放大器 液晶顯示器 軌-軌 AD8614/AD8644

1 概述

AD8614/AD8644是美國ADI公司出品的單路、四路運算放大器，它采用單電源供電，具有5.5MHz寬帶，為軌-軌放大器，特別適用于液晶顯示器驅(qū)動。該器件用ADI公司的高壓、高速互補雙極處理技術(shù)HV XFBC。這種專用的處理技術(shù)包括增強隔離晶體管，能夠降低對輸出帶寬、相位裕度和驅(qū)動負載電容的影響。每個放大器所具有的800μA的低工作電流能夠滿足便攜式和高集成度的設計嚴格要求。另外，軌-軌輸出擺動能提供比標準的視頻放大器更大的動態(tài)范圍。

該產(chǎn)品的電源電壓為5V～18V。具有獨特的70mA輸出驅(qū)動能力和很高的轉(zhuǎn)換速率，并有較高的容性負載驅(qū)動能力。因此，AD8614/AD8644能夠成為LCD和Modem中信號收發(fā)以及計算機音響系統(tǒng)中理想放大器件。

AD8614/AD8644的特點參數(shù)如下：

●單增益寬帶：5.5MHz

●低壓偏置：1.0mV

●轉(zhuǎn)換速率：7.5V/μs

●單電源電壓：5V～18V

●高輸出電流：70mA

●低輸入電流：80mA/放大器

●輸出穩(wěn)定且負載能力強

●具有軌對軌輸入輸出功能

AD8614/AD8644的引腳排列如圖1所示。它的內(nèi)部原理框圖如圖2所示。

從圖2可以看出，該器件采用了ADI公司的高壓、高速互被雙極處理HV XFBC技術(shù)。電路的輸入級為軌-軌形式、包含兩互補差動晶體管結(jié)構(gòu)：一對NPN管和一對PNP管。為防止雪崩效應，器件采用了一對反向并聯(lián)的二極管作為輸入保護，每個輸入端串聯(lián)了1.5kΩ的電阻，以限制輸入過壓時的電流和防止電壓超過輸入時的相位翻轉(zhuǎn)。這兩個差勸輸入對管又輸出到兩對集電極連接在一起的串聯(lián)晶體管對，AD8614/AD8644主要在這一級取得增益。而它們的輸出又連接到輸出級。兩對互補的共射極晶極管對作為輸出對，因此可在輸出接近電源125mV以內(nèi)輸出10mA的電流。輸出級的增益在運放開環(huán)的情況下取決于負載電阻的大小。

AD8614/AD8644沒有片內(nèi)的短路保護電路。輸出短路電流的限制是由大電流時輸出級電阻產(chǎn)生壓降來實現(xiàn)的。

2 應用設計

2.1 輸出短路保護

為了得到較寬的帶寬和較高的壓擺率，AD8614/AD8644在輸出端沒有短路保護電路。如果把輸出端直接與地或電源電路相接，將損壞器件。AD8614/AD8644的最大安全輸出電流是70mA。

有些應用中必須有輸出端的短路保護，但并不能以特殊性能作為代價?？梢栽谳敵龆舜?lián)一個小電阻，這個電阻在放大器的反饋網(wǎng)絡內(nèi)能夠保證在VOUT與地短路或輸出高于18V時，輸出電流不超過70mA。對于單電源18V的應用，電阻值最好高于261Ω。

2.2 輸入過壓保護

在任何存在輸入能超過電源電壓的場合，都應該考慮器件的輸入過壓保護。否則，一旦發(fā)生輸入過壓，就可能使放大器燒毀。AD8614/AD8644在串聯(lián)輸入時，阻抗為1.5kΩ，這有助于限制輸入電流。輸入電流被限制在5mA以下時不會對器件造成損壞。如果電壓大到產(chǎn)生5mA以上的電流時，應該在器件外部串聯(lián)一個電阻。這個電阻的大小可由最大電壓除以5mA并減去1.5kΩ的內(nèi)部阻抗而得至。比如，如果輸入電壓可能達到100V，則外部電阻的阻值為（100V/5mA-1.5kΩ）=18.5kΩ。即應該在輸入端兩邊同時加上18.5kΩ的電阻。

AD8614/AD8644的輸入電壓小于電源電壓時不會改變相位，當輸入電壓超過電源電壓時，雖然器件的輸入相位不會改變，但是輸入電壓造成的大電流可能損壞器件。在輸入電壓可能超出電壓極值的應用中，也應該考慮過壓保護。

2.3 功率耗散

AD8614/AD8644的安全耗散最大功率受結(jié)溫的限制。其最大結(jié)溫為150℃，超過此溫度，可以使器件的性能受到影響甚至導致器件的損壞。如果只是瞬間的超過最大值，溫度降低后器件將恢復正常工作，如果器件較長時間處于過熱狀態(tài)，將導致器件的永久性損壞。

器件的功率耗散可由下式計算：

Pdiss=ILOAD(Vs+VOUT)式中：ILOAD是AD86X4的輸出負載電流，Vs是AD86X4的電源電壓，VOUT是AD86X4的輸出電壓。

2.4 多余運放的處理

在AD8644中如果有多余的運放，推薦把多余運放接成跟隨器的形式，在反相端與輸出端之間接一個1kΩ的電阻，把同相輸入端接地。

2.5 驅(qū)動電容負載

AD8614/AD8644具有良好的電容驅(qū)動能力。盡管這些器件在驅(qū)動大電容負載時很穩(wěn)定，但是，放大器寬帶會隨電容增大而降低，當AD8614/AD8644直接在輸出端驅(qū)動電容負載時，用一個緩沖吸收網(wǎng)絡可以改善電路的瞬時響應，該網(wǎng)絡由串聯(lián)RC組成，把它和驅(qū)動的電容并聯(lián)起來，雖然不能增加放大器的帶寬，但可以明顯降低過沖。

根據(jù)負載電容大小的不同，吸心網(wǎng)絡的參數(shù)也不同，表1給出了一些推薦值。

3 應用電路

下面介紹AD8614/AD8644的幾種典型的應用電路。

表1 大電容負載時的吸收網(wǎng)絡電阻和電容的推薦值

3.1 Modem直接收發(fā)電路

圖3所示是采用單5V供電、用于600Ω信息傳輸系統(tǒng)中的電話線發(fā)送/接收接口電路。該電路可以實現(xiàn)全雙工信號傳輸。放大器A1的增益可以調(diào)節(jié)，以滿足Modem發(fā)送信息的需要。應使A1和A2都盡可能輸出最大的差動信號到變壓器，在單5V電源時，輸出到600Ω變壓器的信號幅值可達4V（峰-峰值）。放大器A3設置為差動放大器以使其為放大器A4從變壓器中提取接收信號。A4和放大器A1一樣可以調(diào)節(jié)增益，以滿足Modem接收信息的需要。由于采用標準的電阻值，因而電阻可以使用SIP電阻排。

3.2 計算機音響中的應用

由于AD8644具有很強的驅(qū)動能力，因而可在計算機應用中作為音響放大器。圖4給出了AD8644在計算機音響中的應用電路。

圖4中的R3和R4的作用是防止輸出插頭（插座）意外短路時損壞AD8644。將AD8644剩余的兩個放大器端口用作麥克風前置放大器的電路，如圖5所示。