高速电压反馈放大器AD8022的工作原理和应用电路分析

枫雪路 2020-08-22 4594

模拟技术

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描述

1　概述

AD8022由两个低噪声的高速电压反馈放大器组成。它的两个输入端产生的电压噪声只有2．5nV／√Hz。同时具有带宽宽，失真小等特性。当驱动电容负载时，AD8022具有较高的输出电流和较好的稳定性。它的功耗较小，在5V到±12V的电源下工作时，每个放大器仅消耗4．0mA的静态电流。 AD8022采用8脚microSOIC和SOIC封装。由于其过电压恢复时间短，带宽宽，所以它可以作为非对称数字用户线（ADSL： Asymmetric Digital Subscriber Line）、超高速数字用户线（VDSL：Very－high－data－rate Digital Sub－scriber Line）以及其它xDSL收发信机的接收信道前端。另外，AD8022中的两个独立的电压反馈放大器也可以作为线路变压器的差动接收器或xDSL线路接口电路的有源滤波器。图1所示为AD8022的引脚排列图。

2 特性参数及性能

2 .1 最大功率损耗

AD8022的最大功耗受外壳结温的限制。对于塑料封装的器件，它的最大安全结温大约为150℃。一旦超过这个限制，会使外壳与基底的应力发生改变，从而引起性能参数的漂移。若长时间地使结温高于175℃，则会造成器件的失灵。虽然AD8022具有短路保护功能，但这仍不能充分保证器件在各种条件下都没有超过结温。为了确保器件的安全，必须根据最大功率降额曲线来进行操作。

2．2 电源和退耦

为了使AD8022能够发挥较好的技术性能，应提供高质量的±12V电源。同时在工作中，必须注意对电源引脚端的退耦。对于低频信号，应在AD8022附近放置一对10μF的电容。另外，在每个引脚旁，也应尽可能近地连接一个0．1μF的退耦电容。

AD8022具有低噪声、低失真、低功耗、高速度等性能。表1给出了AD8022的主要性能参数（工作条件为T＝25℃，Vs＝±12V，RL＝500Ω，G＝1）。

3 工作原理

AD8022是电压反馈式放大器，它是在ADI公司独有的超快互补双极性技术的基础上制成的。这种技术可以使PNP和NPN三极管在4GHz范围内具有相似的结构。为了排除由于结型绝缘引起的寄生和闭锁问题，这种技术与介质是绝缘的。超快互补双极性技术的这些特点保证了AD8022的高频率、低失真及低电源电流的性能。

图2所示为AD8022的内部电路简图。AD8022的输入级由一个NPN差动对组成，其中每个三级管的集电极电流为300μA，这给输入器件提供了一个较高的跨导。因此，在100kHz时，AD8022的输入噪声仅为2．5nV／√Hz。工作时，先由输入级驱动一个有一对PNP三级管组成的折叠式栅地－阴地放大器，然后由这对PNP三级管再驱动一个电流反射镜，从而实现从差动输入到单端输出的转换。 AD8022输出级的电流增益可高达10000，因此，即使接入一个低负载阻抗，AD8022仍能维持一个很高的直流开环增益。

4 应用电路

AD8022是一种电压反馈式放大器，可广泛应用于需要低噪声、低功耗、低失真及高速放大器的场合。

AD8022在作为双重xDSL接收放大器应用于xDSL的发送端混频器时，具有双重差动接收放大器功能。它可用于接收用户环路各个末端的已调制信号（包括离散多音），并可以收到淹没在噪声中的最小信号。信号的噪声源包括近端串音、远端串音、背景噪声和脉冲噪声。这些噪声大部分被馈入接收器前端，因此，为了使信噪比尽可能的高，应该尽量减小接收放大器的噪声。而利用低噪声的AD8022作为接收端混频器可以使ADSL调制解调器的功率密度低至－ 140dBm／Hz。

图3所示电路是利用AD8022组成的差动输入Sallen－Key滤波器的应用电路。该电路具有较好的频率响应，而且噪声很低。图4是该电路的频率响应曲线。

为了使AD8022在应用中充分发挥其优良性能，设计时应注意印制电路板的布局，以防止相关的寄生效应，因此，设计时需要正确的射频设计技巧。

AD8022的印制电路板应该有一个接地平面来覆盖电路板器件面所有未使用的部分，以提供一个低阻抗的返回路径。从输入信号线的附近移开接地平面会减小寄生电容。对于电源分路，则应使用片状电容，电容的一端应接接地平面，另一端应远离每一个引脚。为了给AD8022输出端提供足够的电流，设计时还应并联一个附加的钽电容（0．47μF～10μF）。连接反馈电阻和增益电阻的信号线应尽可能的短，以使得与这些连线有关的电感和寄生电容达到最小。终端电阻和负载在放置时应使它们分别与输入端和输出端尽可能靠近。对于长信号连线（大于1英寸），应该采用带状线设计技巧。在应用中若能遵守这些原则，就会进一步改善AD8022的应用性能。

5 小结

由于AD8022放大器采用了超快互补双极性技术，因此它具有低噪声、低功耗、低失真、高速度等良好性能，可用于各种xDSL系统以及其它需要低噪声仪器的前端，是一种很好的接收放大器。

责任编辑：gt

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