中文数据手册

低噪声、低输入偏置电流、
轨到轨输出、JFET双通道运算放大器
ADA4001-2
产品特性
OUT A 1
–IN A 2
+IN A 3
V– 4
8
V+
ADA4001-2
7
TOP VIEW
(Not to Scale)
OUT B
6
–IN B
5
+IN B
10375-002
引脚配置
低TCVOS：±5 µV/°C(典型值)
低输入偏置电流：20 pA(典型值，VSY = ±15 V)
低噪声
7.7 nV/√Hz(典型值，f =1 kHz)
1.2 µV rms(20 Hz至20 kHz)
低失真： 0.00006%
无相位反转
轨到轨输出
单位增益稳定
图1. 8引脚SOIC_N(R后缀)
应用
仪器仪表
医疗仪器
多极滤波器
精密电流测量
光电二极管放大器
传感器
音频
概述
ADA4001-2是一款双通道JFET放大器，具有低输入电压噪
ADA4001-2在容性负载下仍提供快速压摆率和极高稳定
声和电流噪声、低输入偏置电流及轨到轨输出等特性。
性，因此非常适合滤波器应用。低输入偏置电流和低噪声
低噪声和低输入偏置电流这些特性相结合，使这款放大器
特别适合高阻抗传感器应用。低噪声和快速建立时间特性
相结合，则使ADA4001-2能够在医疗仪器、电子测量和自
特性，使光电二极管放大器电路具有较宽的动态范围。低
噪声、低失真、高输出电流和出色的速度，则使
ADA4001-2成为音频应用的绝佳选择。
动测试设备中提供良好的精度。与许多竞争产品不同，即
ADA4001-2的额定温度范围为−40°C至+125°C扩展工业温
使容性负载相当大，ADA4001-2也能保持快速建立性能。
度范围。
不同于许多旧式JFET放大器，当输入电压超过最大共模电
ADA4001-2采用8引脚窄体SOIC封装。
压范围时，ADA4001-2不会发生输出相位反转。
Rev. C
Document Feedback
Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no
responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other
rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No
license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices.
Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.
One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.
Tel: 781.329.4700 ©2012–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved.
Technical Support
www.analog.com
ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供
的最新英文版数据手册。
ADA4001-2
目录
产品特性 ............................................................................................. 1
典型性能参数 .................................................................................... 5
应用...................................................................................................... 1
应用信息 ........................................................................................... 10
引脚配置 ............................................................................................. 1
含源电阻的总噪声 .................................................................... 10
概述...................................................................................................... 1
I-V转换应用................................................................................ 10
修订历史 ............................................................................................. 2
输入偏置电流 ............................................................................. 11
技术规格 ............................................................................................. 3
噪声考虑因素 ............................................................................. 11
电气特性........................................................................................ 3
外形尺寸 ........................................................................................... 12
绝对最大额定值................................................................................ 4
订购指南...................................................................................... 12
热阻 ................................................................................................ 4
ESD警告......................................................................................... 4
修订历史
2013年5月—修订版B至修订版C
更改光电二极管电路描述部分 ................................................... 10
2012年5月—修订版A至修订版B
更改概述部分 .................................................................................... 1
输入阻抗更改为输入电容(通篇) .................................................. 3
表1中增加输入电阻参数................................................................. 3
更改图5的标题 .................................................................................. 5
2012年2月—修订版0至修订版A
更改图27 ............................................................................................. 9
2012年2月—修订版0：初始版
Rev. C | Page 2 of 12
ADA4001-2
技术规格
电气特性
除非另有说明，VSY = ±15 V，VCM = 0 V，TA = 25°C。
表1.
参数
输入特性
偏置电压
符号
测试条件/注释
最小值 典型值
VOS
±0.5
93
3.1
4.8
>1 × 1013
mV
mV
µV/°C
pA
nA
pA
nA
V
dB
dB
dB
dB
dB
dB
pF
pF
Ω
±50
V
V
V
V
V
V
mA
−40°C < TA < +125°C
偏置电压漂移
输入偏置电流
∆V OS/∆T
IB
±5
20
−40°C < TA < +125°C
输入失调电流
IOS
−40°C < TA < +125°C
输入电压范围
共模抑制比
CMRR
大信号电压增益
AVO
输入电容(差分)
输入电容(共模)
输入电阻
输出特性
高输出电压
低输出电压
短路电流
电源
电源抑制比
工作电压范围
每放大器电源电流
动态性能
压摆率
增益带宽积
单位增益交越
相位裕量
−3 dB闭环带宽
建立时间
总谐波失真(THD) +噪声
噪声性能
电压噪声
电压噪声密度
电流噪声密度
1
CDM
CCM
VOH
VOL
VCM = −12.5 V至+12.5 V
−40°C < TA < +125°C
RL = 10 kΩ, VO = −13.5 V至+13.5 V
RL = 2 kΩ, VO = −13.5 V至+13.5 V
−40°C < TA < +125°C
RL = 600 Ω, VO = −13.0 V至+13.0 V
VCM = 0 V
VCM = 0 V
VCM = 0 V
RL = 10 kΩ
RL = 2 kΩ
RL = 600 Ω
RL = 10 kΩ
RL = 2 kΩ
RL = 600 Ω
−12.5
96
90
104
104
90
90
VS = ±4.5 V至±18 V
−40°C < TA < +125°C
ISY
VO = 0 V
SR
GBP
UGC
φM
−3 dB
tS
THD + N
RL = 2 kΩ
VIN = 5 mV p-p, RL = 10 kΩ, AV = 100
VIN = 5 mV p-p, RL = 10 kΩ, AV = 1
en rms
en
in
±1.5
±2.5
30
4
20
2
+12.5
105
112
112
14.8
14.5
13.5
−14.8
−14.5
−13.5
ISC
PSRR
最大值 单位
96
93
±5
110
2
AV = 1, VIN = 5 mV p-p
至0.01%，10 V阶跃，G = +1
1 kHz, G = +1, RL = 2 kΩ
±25
16.7
10.2
76
10.3
1.2
0.00006
V/µs
MHz
MHz
度
MHz
µs
%
20 Hz至20 kHz
f = 100 Hz
f = 1 kHz
f = 1 kHz
1.2
8.8
7.7
3
nV/√Hz
nV/√Hz
fA/√Hz
通过设计和特性保证。
Rev. C | Page 3 of 12
±15 1
±18
3
4
dB
dB
V
mA
mA
ADA4001-2
绝对最大额定值
热阻
表2.
参数
电源电压
输入电压
对地输出短路持续时间
存储温度范围
工作温度范围
结温范围
引脚温度(焊接，10秒)
静电放电(人体模型)
表3.
额定值
±18 V
±VSY
见降额曲线
−65°C至+150°C
−40°C至+125°C
−65°C至+150°C
300°C
3000 V
封装类型
8引脚SOIC_N (R-8)
1
θJA1
130
θJC
45
单位
°C/W
θJA针对最差条件，即器件焊接在电路板上以实现表贴封装。
ESD警告
ESD(静电放电)敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。
尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高
注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其它
超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器件
能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响
器件的可靠性。
Rev. C | Page 4 of 12
能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当
的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。
ADA4001-2
典型性能参数
除非另有说明，TA = 25°C。
200
INPUT BIAS CURRENT (pA)
160
140
120
100
80
60
40
0
–5
800
10375-003
700
600
500
400
300
200
0
100
–100
–200
–300
–400
–500
–600
–700
–800
OFFSET VOLTAGE (µV)
–15
–15
图2.输入失调电压分布图
INPUT BIAS CURRENT (pA)
80
60
40
ADA4001-2
SOIC
VSY = ±15V
RL = ∞
+125°C
50
+25°C
25
+85°C
0
–40°C
TCVOS (µV/°C)
–50
–15
10375-004
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
–25
图3. TC VOS 分布图
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = –40°C TO +125°C
100
10
VDD – VOUT (V)
UNIT 3
0
UNIT 2
–100
15
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
1
0.1
UNIT 1
–10
–5
0
5
10
COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V)
15
0.01
0.1
10375-005
–200
–300
–15
0
5
10
–5
COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V)
图6. 输入偏置电流与VCM 和温度的关系
300
200
–10
10375-007
NUMBER OF AMPLIFIERS
75
20
INPUT OFFSET VOLTAGE (µV)
15
100
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = –40°C TO +125°C
100
0
–5
0
5
10
COMMON-MODE INPUT VOLTAGE (V)
图5. 输入偏置电流与共模电压的关系
140
120
–10
10375-006
–10
20
0
ADA4001-2
SOIC
VSY = ±15V
10 TA = 25°C
RL = ∞
THREE UNITS
5
1
10
IOUT SOURCE (mA)
图7. 压差与源电流的关系
图4. 输入失调电压与共模电压的关系
Rev. C | Page 5 of 12
100
10375-008
NUMBER OF CHANNELS
15
ADA4001-2
SOIC
VSY = ±15V
TA = 25°C
180
ADA4001-2
10
1k
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
ZOUT (Ω)
1
10
AV = +100
1
AV = +10
0.1
0.1
1
IOUT SINK (mA)
10
100
0.01
0.1
10375-009
0.01
0.01
AV = +1
图8. 压差与吸电流的关系
270
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C 225
RL = 2kΩ
180
60
135
40
90
20
45
1
10
100
FREQUENCY (kHz)
1k
10k
–90
100k
PSRR–
60
40
PSRR+
20
0
–45
–20
0.1
–20
0.1
1
AV = +100
140
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
RL = 2kΩ
1k
10k
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
120
30
100
CMRR (dB)
AV = +10
10
AV = +1
80
60
40
–10
–30
1
10
100
1k
FREQUENCY (kHz)
10k
100k
0
0.1
1
10
100
FREQUENCY (kHz)
图13. CMRR与频率的关系
图10. 闭环增益与频率的关系
Rev. C | Page 6 of 12
1k
10k
10375-016
20
10375-013
GAIN (dB)
10
100
FREQUENCY (kHz)
图12. PSRR与频率的关系
图9. 开环增益和相位与频率的关系
50
100k
80
0
0
–40
0.01
10k
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
100
PSRR (dB)
80
120
10375-012
GAIN (dB)
100
10
100
1k
FREQUENCY (kHz)
图11. 闭环输出阻抗与频率的关系
PHASE (Degrees)
120
1
10375-014
0.1
10375-015
VOUT – VSS (V)
100
ADA4001-2
12
12
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
10
8
STEP SIZE (V)
0.1%
6
0.01%
4
2
6
0.1%
0.01%
4
2
0.2
0.4
0.6
0.8
SETTLING TIME (µs)
1.0
1.2
0
10375-029
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
SETTLING TIME (µs)
图14. 正阶跃建立时间
100
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
10
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/ Hz)
8
6
VOLTS (V)
4
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
AV = +1
RL = 2kΩ
CL = 100pF
0
–2
–4
1.2
图17. 负阶跃建立时间
12
2
1.0
10375-018
STEP SIZE (V)
8
0
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
10
–6
–8
10
0
1
2
3
4
5
6
TIME (µs)
7
8
9
10
1
0.001
10375-030
–12
0.01
图15. 大信号瞬态响应
10
100
图18. 电压噪声密度
75
50
45
50
40
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
AV = +1
35
OVERSHOOT (%)
25
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
AV = +1
RL = 2kΩ
CL = 100pF
0
–25
OS+
30
25
20
15
10
–50
OS–
–75
0
2
4
6
TIME (µs)
8
10
0
0.01
图16. 小信号瞬态响应
0.1
CAPACITANCE (nF)
图19. 过冲与负载电容的关系
Rev. C | Page 7 of 12
1
10375-022
5
10375-017
VOLTAGE (mV)
0.1
1
FREQUENCY (kHz)
10375-021
–10
ADA4001-2
20
–40
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
RL = 2kΩ
10
–80
VOLTS (V)
–100
–120
5
0
–5
–10
–140
OUTPUT
INPUT
–15
0.1
1
FREQUENCY (kHz)
10
100
–20
10375-031
–160
0.01
0
0.1
0.2
图20. 通道隔离度
0.4
0.5
0.6
TIME (ms)
0.7
0.8
0.9
1.0
1.4
1.6
1.8
2.0
图23. 无相位反转
1
12
ADA4001-2
VSY = ±15V
FIN = 1kHz
TA = 25°C
RL = 2kΩ
0.1
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
AV = +1
RL = 2kΩ
CL = 100pF
10
8
6
4
0.01
VOLTS (V)
THD + N (%)
0.3
10375-026
CHANNEL SEPARATION (dB)
–60
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
AV = +1
RL = 2kΩ
CL = 100pF
15
0.001
2
0
–2
–4
–6
0.0001
–8
0.01
0.1
AMPLITUDE (V rms)
1
10
–12
10375-024
0.00001
0.001
0
0.2
0.4
0.6
图21. THD + N与幅度的关系
0.01
0.8
1.0
1.2
TIME (µs)
图24. 正压摆率
12
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
RL = 2kΩ
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
AV = +1
RL = 2kΩ
CL = 100pF
10
8
6
4
VOLTS (V)
THD + N (%)
0.001
500kHz FILTER
0.0001
10375-032
–10
2
0
–2
–4
80kHz FILTER
–6
–8
0.1
1
FREQUENCY (kHz)
10
100
图22. THD + N与频率的关系
–12
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
TIME (µs)
图25. 负压摆率
Rev. C | Page 8 of 12
1.4
1.6
1.8
2.0
10375-033
0.00001
0.01
10375-025
–10
ADA4001-2
3.5
300
ADA4001-2
VSY = ±15V
TA = 25°C
3.0
0
–100
–200
–300
0
1
2
3
4
5
6
TIME (sec)
7
8
9
10
2.0
1.5
1.0
图26. 峰峰值电压噪声
+125°C
+85°C
+25°C
–40°C
0.5
0
10375-027
VOLTAGE (nV)
100
ADA4001-2
NO LOAD
AV = +1
VCM = 0V
2.5
0
±2
±4
±6
±8
±10
VSY (V)
±12
±14
±16
图27. 电源电流与电源电压和温度的关系
Rev. C | Page 9 of 12
±18
10375-028
ISY FOR BOTH AMPLIFIERS (mA)
200
ADA4001-2
应用信息
Cf
含源电阻的总噪声
低输入电流噪声和低输入偏置电流使ADA4001-2非常适合
R2
输入源电阻大的电路。在室温下，每500 Ω源电阻导致的输
VEE
入失调电压增加量小于15 nV。电路的总噪声密度为：
4
ADA4001-2
Rd
其中：
Ct
3
en表示器件的输入电压噪声密度。
1
8
VCC
in表示器件的输入电流噪声密度。
10375-034
2
图28. 等效前置放大器光电二极管电路
RS表示同相端的源电阻。
以提高输出噪声为代价，可获得更大的信号带宽。总输入
k表示波尔兹曼常数(1.38 × 10–23 J/K)。
电容(Ct)是二极管电容与放大器输入电容(8 pF)之和，包括
T为用开氏度表示的环境温度(T = 273 + °C)。
外部寄生电容。Ct在频率响应中产生一个极点，可能导致
当RS < 4 kΩ时，en起支配作用，enTOTAL ≈ en。ADA4001-2的
系统不稳定。为确保系统稳定并优化信号带宽，应在电路
电流噪声非常低，流过Rs产生的电压噪声对总噪声贡献有
的反馈环路中放置一个电容，如图28所示。它产生一个零
限，除非RS大于100 MΩ(大多数应用中都不会有如此大的值)。
点，并且产生转折频率为1/(2π(R2Cf))的带宽。
特定带宽上的等效总均方根噪声表示为：
R2的值可以通过以下比值确定：
其中BW为带宽(单位Hz)。
V/ID
其中：
请注意，上面的分析对于150 Hz以上的频率有效，并且假
设10 kHz以上的噪声是平坦的。如果频率较低，则必须考
虑闪烁噪声(1/f)。
V是运算放大器的期望输出电压。
ID是二极管电流。
例如，如果I D 为100 μA且需要10 V输出电压，则R2应为
100 kΩ。Rd(见图28)是结电阻，温度每升高10°C，它一般会
I-V转换应用
降低2倍。
光电二极管电路
光电二极管电路是I-V转换的常见应用之一，放大器将放
在负输入端的二极管发射的电流转换为输出电压。
Rd的典型值为1000 MΩ。由于Rd >> R2，因此电路行为不
受结电阻影响。最大信号带宽为：
低偏置电流、宽带宽和低噪声特性使ADA4001-2成为各种
光电二极管应用的极佳选择，包括传真机、光纤控制、运
动传感器和条码阅读器等。
图28所示电路采用零偏置电压的硅二极管。这就是所谓光
其中ft为放大器的单位增益频率。
Cf可以通过下式计算：
伏模式，这种配置可限制总噪声，适合仪器仪表应用。
其中ft为运算放大器的单位增益频率，它实现大约45°的相
位裕量φM。
通过提高Cf的值，可以获得更高的相位裕量。设置Cf为上
述值的2倍时，φM大约等于65°，并且可实现最平坦的频率
响应，但最大信号带宽降低50%。
Rev. C | Page 10 of 12
ADA4001-2
输入偏置电流
噪声考虑因素
因为ADA4001-2具有JFET输入级，输入偏置电流由于反向
JFET输入级具有极低的输入电压噪声和输入电流噪声。室
偏置结点的存在而产生漏电流，温度每升高10°C漏电流就
温下1 kΩ电阻的热噪声为4 nV/√Hz；因此，针对直流耦合
会增长一倍左右。器件功耗以及封装热阻导致结温高于环
的相位反转和同相放大器配置应使用低值电阻。对于跨导
境温度30°C。该参数经高速ATE设备测试，不会使芯片温
放大器(TIA)而言，电流噪声更为重要。
度实现均衡。它与基准测量相关，以匹配室温下的保证最
ADA4001-2是这两种应用的极佳选择。ADI公司提供多种
大值(表1所示)。
类型的低电压噪声和低电流噪声运算放大器，采用多种不
若要降低输入电流，可将温度保持在尽量低的水平并在输
同的制造工艺，针对不同的电源电压范围而优化。有关近
出端使用小负载。
40款低噪声运算放大器系列产品的噪声、计算和选型表的
详细说明，请参考应用笔记AN-940。
Rev. C | Page 11 of 12
ADA4001-2
外形尺寸
5.00 (0.1968)
4.80 (0.1890)
8
1
5
4
1.27 (0.0500)
BSC
0.25 (0.0098)
0.10 (0.0040)
6.20 (0.2441)
5.80 (0.2284)
1.75 (0.0688)
1.35 (0.0532)
0.51 (0.0201)
0.31 (0.0122)
COPLANARITY
0.10
SEATING
PLANE
0.50 (0.0196)
0.25 (0.0099)
45°
8°
0°
0.25 (0.0098)
0.17 (0.0067)
1.27 (0.0500)
0.40 (0.0157)
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-012-AA
CONTROLLING DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS; INCH DIMENSIONS
(IN PARENTHESES) ARE ROUNDED-OFF MILLIMETER EQUIVALENTS FOR
REFERENCE ONLY AND ARE NOT APPROPRIATE FOR USE IN DESIGN.
012407-A
4.00 (0.1574)
3.80 (0.1497)
图29. 8引脚标准小型封装[SOIC_N]
窄体(R-8)
图示尺寸单位：mm和(inch)
订购指南
型号1
ADA4001-2ARZ
ADA4001-2ARZ-R7
ADA4001-2ARZ-RL
1
温度范围
−40°C至+125°C
−40°C至+125°C
−40°C至+125°C
封装描述
8引脚SOIC_N
8引脚SOIC_N
8引脚SOIC_N
Z = 符合RoHS标准的器件。
©2012–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
D10375sc-0-5/13(C)
Rev. C | Page 12 of 12
封装选项
R-8
R-8
R-8