概述
AD600/AD602均為雙通道、低噪聲、可變增益放大器,并針對超聲成像系統應用進行了優化,但同樣適用于任何要求精確增益、低噪聲、低失真和寬帶寬的應用。每個獨立通道均提供0 dB至+40 dB(AD600)/-10 dB至+30 dB(AD602)增益。AD602的增益較低,可改善輸出的信噪比(SNR)。不過,兩款產品均具有相同的1.4 nV/√Hz輸入噪聲譜密度。dB增益與控制電壓成正比關系,經過精密校準,而且不隨電源電壓和溫度而變化。
數據表:*附件:AD600 AD602雙通道、低噪聲、寬帶可變增益放大器(增益范圍0dB至+40dB)技術手冊.pdf
為實現高難度的性能目標,ADI公司開發出一種專有電路形式X-AMP?。X-AMP的每個通道均含有0 dB至-42.14 dB可變衰減器,后接高速固定增益放大器。這樣,放大器永遠不必處理較大輸入,并且還可以利用負反饋來精確定義增益和動態范圍。衰減器以7級R-2R梯形網絡的形式實現,具有經激光調整至±2%的100Ω輸入電阻。觸點之間的衰減為6.02 dB,增益控制電路提供這些觸點之間的連續插值,由此便可獲得以dB為單位的線性控制功能。
增益控制接口為完全差分接口,提供約15 MΩ的輸入電阻以及由內部基準電壓定義的32 dB/V(即31.25 mV/dB)比例因子。此接口的響應時間不到1 μs。每個通道還具有獨立的選通設置,可以選擇性阻止信號傳輸,并將直流輸出電平設置在輸出地電壓的數毫伏范圍以內。選通控制輸入為TTL/CMOS兼容。
AD600的最大增益為41.07 dB,AD602的最大增益為31.07 dB;兩種型號的-3 dB帶寬標稱值均為35 MHz,基本上與增益無關。1 V均方根輸出和1 MHz噪聲帶寬的SNR典型值為76 dB(AD600)/86 dB(AD602)。在100 kHz至10 MHz范圍內,振幅響應平坦度為±0.5 dB;超出此頻率范圍時,這些增益設置的群延遲變化幅度均小于±2 ns。
每個放大器通道均可以驅動100 Ω負載阻抗,且失真較低。例如,進入500 Ω負載的額定峰值輸出最小值為±2.5 V;進入100 Ω負載為±1 V。對于采用5 pF分流的200 Ω負載,10 MHz、±1 V正弦輸出的總諧波失真典型值為-60 dBc。
AD600J/AD602J的額定工作溫度范圍為0°C至70°C,采用16引腳PDIP (N)和16引腳SOIC封裝。AD600A/AD602A的額定工作溫度范圍為-40℃至+85℃,采用16引腳CERDIP (Q)和16引腳SOIC封裝。AD600S/AD602S的額定工作溫度范圍為-55℃至+125℃,采用16引腳CERDIP (Q)封裝,符合MIL-STD-883標準。AD600S/AD602S也滿足DESC SMD 5962-94572標準。
AD600 – 增益范圍:0 dB至40 dB
AD602 – 增益范圍:-10 dB至+30 dB
特性
- 具有獨立增益控制的雙通道
以dB為單位的線性增益響應 - 兩種增益范圍
AD600:0 dB至40 dB
AD602:-10 dB至+30 dB - 精確絕對增益:±0.3 dB
- 低輸入噪聲:1.4 nV/√Hz
- 低失真:-60 dBc THD(±1 V輸出)
- -3 dB帶寬:DC至35 MHz
- 穩定的群延遲:±2 ns
- 低功耗:每個放大器125 mW(最大值)
- 每個放大器均具有信號選通功能
- 驅動高速ADC
- 提供符合MIL-STD-883標準及DESC的版本
引腳配置描述
典型性能特征
AD600和AD602具有相同的總體設計和特性。它們都由兩個固定增益放大器組成,前面有一個電壓控制衰減器,衰減范圍為0dB至42.14dB,由獨立的控制接口控制,增益縮放因子為32dB/每伏特。AD600放大器經過激光微調,增益為41.07dB(×113),控制范圍為 - 1.07dB至+41.07dB(0dB至+40dB有重疊)。AD602放大器的增益為31.07dB(×35.8),控制范圍為 - 11.07dB至+31.07dB( - 10dB至+30dB有重疊)。
這種拓撲結構的優點在于放大器可以使用負反饋來提高增益精度。此外,由于放大器在輸入大信號時不會飽和,因此它可以處理大信號,同時保持低失真。這種方法的一個顯著特點是,小信號增益、相位響應以及脈沖響應基本上都與增益無關。
圖21是單個通道的簡化原理圖。輸入衰減器是一個7級R - 2R梯形網絡,使用未微調的電阻,標稱值R = 62.5Ω,這導致特性電阻為125Ω ± 20%。在輸入處包含一個分流電阻,并通過激光微調100Ω ± 2%的電阻,以建立精確的輸入電阻,并確保在與外部電阻或電容結合使用時,能夠準確控制增益和高頻轉角頻率。
標稱最大輸入信號A1HI為1V rms(±1.4V峰值),使用推薦的±5V電源時。雖然在±2V峰值時也能工作,但這會增加諧波失真和饋通。每個衰減器都有獨立的信號LO連接,用于抑制共模模式下的電壓,從而實現輸入和輸出的隔離。電路中包含可將電壓限制在±100mV以內的元件。
施加到梯形網絡輸入的信號,每級衰減6.02dB;因此,各個抽頭的衰減依次為6.02dB、12.04dB、18.06dB、24.08dB、30.1dB、36.12dB和42.14dB。采用獨特的電路技術對這些抽頭點進行插值,如圖21中的滑塊所示,從而實現從0dB到42.14dB的連續衰減。
為了理解AD600/AD602,不妨將其看作一個機械裝置,通過從左到右移動滑塊來控制增益。實際上,滑塊的位置由控制接口決定。增益在任何時候都能精確確定,并且自動保證dB線性關系。在實際應用中,增益與理想規律的偏差約為±0.2dB峰值。
需要注意的是,信號輸入并非完全差分。A1LO、A1CM(通道1)、A2LO和A2CM(通道2)在使用接地層時提供單獨的信號LO和輸出接地。即使在這些連接點之間存在微小的電壓差,也很重要的是A1LO和A2LO應直接連接到輸入地。這些連接中的顯著阻抗會降低增益精度。A1CM和A2CM應連接到負載地。
噪聲性能
采用這種方法的一個重要原因是其卓越的噪聲性能。內部抽頭處的標稱電阻為41.7Ω(125Ω的三分之一),在27℃時,其熱噪聲為0.84nV/√Hz(√4kTR),占總輸入噪聲的很大一部分。第一級放大器每√Hz貢獻額外的1.12nV噪聲,總輸入噪聲為1.4nV/√Hz。
0dB抽頭處的噪聲取決于輸入是短路還是開路。短路時,可實現最低噪聲譜密度(NSD)為1.12nV/√Hz。開路時,看向100Ω的電阻為129nV/√Hz,因此噪聲增加到1.71nV/√Hz。例如,如果AD600/AD602之前有一個900Ω電阻,允許從高達±10V rms的輸入進行操作,那么這種計算就很重要。然而,在大多數情況下,信號源的低阻抗限制了最大噪聲電阻。
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