0 引言 AD8656／AD8655是一種電壓反饋、軌一軌輸入輸出的精密CMOS放大器。AD8656是AD8655的雙放大器版本，它們采用+2.7～+5.5 V低電源電壓供電，并具有很好的低噪聲性能，因此非常適用于各種工業(yè)、通信、消費(fèi)類和醫(yī)學(xué)設(shè)備。由于AD8656／AD8655采用了ADI公司的DigiTrim封裝內(nèi)數(shù)字微調(diào)技術(shù)，因此無(wú)需依靠系統(tǒng)調(diào)節(jié)便可達(dá)到高精度的要求。AD8656／AD8655具有低失真和快速建立時(shí)間等特性，能驅(qū)動(dòng)諸如AD7685這樣的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以滿足工業(yè)和儀器儀表（比如數(shù)據(jù)采集和測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)）應(yīng)用中的高精度需要。AD8656／AD8655在很多音頻設(shè)備中都能發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)（比如話筒前置放大和混合音響等）。該放大器的低噪聲、低失真和高輸出電流能力能減弱系統(tǒng)噪聲，保證音頻的保真度，從而改善音頻設(shè)備的性能。AD8656／AD8655的高精度和軌一軌輸入輸出特點(diǎn)特別適合應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集、工程控制和PLL濾波器中。 1 AD8656／AD8655的特點(diǎn)和功能 AD8656／AD8655具有以下主要特點(diǎn)： ◇低燥聲：10 kHz處可提供的低電壓噪聲譜密度； ◇低失調(diào)電壓：滿共模電壓（VCM）范圍內(nèi)可提供250μV的精密失調(diào)電壓最大值； ◇失調(diào)電壓漂移典型值為0.4 μV／℃，最大值為2.3μV／℃； ◇帶寬為28 MHz； ◇具有滿電源擺幅（R-R）輸入和輸出能力； ◇工作電壓為+2.7～+5.5 V； ◇溫度范圍為-40℃～+125℃。 AD8656／AD8655的引腳排列如圖1所示，其管腳功能見(jiàn)表1所列。 2 AD8656／AD8655的工作原理 AD8656／AD8655是一種精密CMOS放大器，可采用+2.7～+5.5 V低電源電壓供電。該放大器運(yùn)用了AD公司的DigiTrim技術(shù)，故可達(dá)到很高的精度水平。DigiTrim是一種封裝內(nèi)數(shù)字微調(diào)技術(shù)，這種封裝內(nèi)數(shù)字微調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是能校正流水線生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的偏移電壓。 AD8656／AD8655采用常規(guī)引腳排列方式，能夠很方便地替代以往的同類放大器。該放大器的輸入級(jí)是真正的軌一軌結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)使該放大器的輸入共模電壓范圍可達(dá)到、甚至超出了正、負(fù)供電電源的范圍。AD8656／AD8655在負(fù)載為10kΩ時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)環(huán)增益是110 dB。 3 外部電路 3.1 輸入過(guò)壓保護(hù) AD8656／AD8655內(nèi)含保護(hù)回路，可在每個(gè)放大器的輸入端電壓高于規(guī)定值0.3 V以上時(shí)應(yīng)用電阻進(jìn)行限流，以保證輸入電流不超過(guò)5 mA。 　　AD8656／AD8655具有極低的輸入偏置電流，可以使用較大的電阻在輸入端得到更高的電壓。但使用大電阻會(huì)增加放大器總的輸出電壓噪聲。比如，在室溫環(huán)境中，一個(gè)10 kΩ的電阻可能會(huì)產(chǎn)生的熱噪聲和10 nV的誤差電壓。 3.2 輸入電容 除了適當(dāng)?shù)呐月泛徒拥赝?，高速放大器?duì)地和輸入端之間的分布電容的變化也很敏感。在接有阻抗反饋的電路中，電路中的電容（包括電源電容，輸入引腳的吸收電容和放大器輸入電容）會(huì)使電路產(chǎn)生噪聲增益，這時(shí)可以用電容與電阻的并聯(lián)電路來(lái)保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在利用反饋電容抑制二階系統(tǒng)諧振峰峰值的大小時(shí)，電路的噪聲增益是由高頻信號(hào)的頻率和頻響尖峰決定的。輸入高頻信號(hào)時(shí)，幾皮法大小的電容接在輸入端就會(huì)導(dǎo)致輸入阻抗減小，并使放大器增益增大，從而引起電路產(chǎn)生自激振蕩。因此，使用AD8656／AD8655時(shí)，為了減小附加極點(diǎn)。保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)從輸出端直接引入反饋到輸入端，并選用大于200 pF的容性負(fù)載。 3.3 驅(qū)動(dòng)電容負(fù)載 雖然AD8656／AD8655能夠驅(qū)動(dòng)大到500 pF的電容而不產(chǎn)生振蕩。但當(dāng)輸入信號(hào)頻率大于100kHz時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生振鈴。尤其是在單位增益放大的情況下，最容易產(chǎn)生振鈴。因此，當(dāng)需要使用較大電容時(shí)，推薦使用外部補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)減小過(guò)沖，以把振鈴降到最低，從而改善AD8656／AD8655驅(qū)動(dòng)較大容性負(fù)載時(shí)的穩(wěn)定性，其補(bǔ)償電路如圖2所示。設(shè)計(jì)時(shí)可以用普通的RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)組成一種簡(jiǎn)單的補(bǔ)償電路。合適地運(yùn)用這一電路不但可以保持輸出信號(hào)的振幅，穩(wěn)定放大器的增益，還可以減弱不止30％的過(guò)沖，并可以清除振鈴。但是，需要注意地是，使用補(bǔ)償電路并不能彌補(bǔ)由大容性負(fù)載引起的帶寬變窄。 3.4 諧波誤差和共模電壓 當(dāng)AD8656／AD8655的負(fù)載為l kΩ時(shí)，其總諧波失真低于0.0007％。這一失真是電路結(jié)構(gòu)、供電電壓、版面布局和其它諸因素共同引起的。圖3所示是一種諧波誤差測(cè)試電路。 4 應(yīng)用電路 4.1 D／A轉(zhuǎn)換器的輸出運(yùn)放電路 圖4是用AD8656組成的四象限乘法電路。該電路中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD5544的輸出電流通過(guò)一片AD8656來(lái)實(shí)現(xiàn)兩級(jí)放大，從而減少了制版面積。電路中的基準(zhǔn)電壓源AD588可提供10 V基準(zhǔn)電壓。以用于補(bǔ)償運(yùn)放的輸入偏置。兩級(jí)放大電路的總增益為2，其輸出電壓VOUT可達(dá)到20 V（-10～+10 V）。整個(gè)電路具有四象限乘法功能。 4.2 膜片鉗放大器的探頭放大電路 AD8656／AD8655的一系列特性使它能夠在微小信號(hào)檢測(cè)中發(fā)揮其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。膜片鉗技術(shù)是記錄通過(guò)離子通道的離子電流來(lái)反映細(xì)胞膜上單一的（或多數(shù)的）離子通道分子活動(dòng)的技術(shù)。其原理圖如圖5所示。 該細(xì)胞膜離子通道電流只有pA級(jí)，所以只有采用像AD8656／AD8655這樣高精度、低功耗、低電源電壓供電、具有極低偏置電流以及極小失調(diào)電壓的放大器，才能保證檢測(cè)的真正實(shí)現(xiàn)。圖6是以AD8655為例的應(yīng)用電路。該電路用AD8655作為膜片鉗放大器的探頭放大器來(lái)對(duì)細(xì)胞膜離子通道電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。并通過(guò)R1、R2、R3組成的星形網(wǎng)絡(luò)（相當(dāng)于圖4中的Rf）作為反饋電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)的放大，這要比使用單純的一個(gè)GΩ量級(jí)的反饋電阻要好。在放大倍數(shù)與單個(gè)GΩ量級(jí)反饋電阻相當(dāng)?shù)那闆r下，該電路中的R3只要20MΩ即可。這樣，該電路可以在不損失放大倍數(shù)的前提下大大減少電阻的熱噪聲。