集成ADC驱动器的FET输入模拟前端 ADA4350 产品特性 概述 低噪声、低输入偏置电流FET输入放大器 极低输入偏置电流：±0.25 pA(典型值，25°C) 低输入电压噪声 92 nV/√Hz(典型值，10 Hz、5 V时) 5 nV/√Hz(典型值，100 kHz、±5 V时) 增益带宽积：175 MHz 输入电容 3 pF(典型值，差分模式) 2 pF(典型值，共模) 集成增益开关 采样和反馈开关断开漏电流：±0.5 pA(典型值) 最差情况下的tON/tOFF时间：105 ns(典型值)/65 ns(典型值) 集成模数转换器(ADC)驱动器 差分模式和单端模式 可调输出共模电压 −5 V至+3.8 V(典型值，针对±5 V电源) 宽输出电压摆幅：±4.8 V(最小值，针对±5 V电源) 线性输出电流：18 mA rms(典型值，针对±5 V电源) 通过SPI或并行开关控制所有功能 宽工作范围：3.3 V至12 V 静态电流：8.5 mA(典型值，±5 V全系统) ADA4350是用于光电检测器或其它传感器的模拟前端，其 输出电流与检测的参数或电压输入成比例，系统要求用户 在极精密增益水平之间做出选择，从而使其动态范围达到 最大。 ADA4350集成了FET输入放大器、切换网络和ADC驱动 器，所有功能均可通过串行外设接口(SPI)或单个IC中的并 行控制逻辑控制。FET输入放大器具有极低的电压噪声和 电流噪声，极其适合各种光电检测器、传感器或精密数据 采集系统。 切换网络允许用户独立选择多达六个不同的、外部可配置 的反馈网络。针对反馈网络使用外部器件，用户可以更轻 松地匹配系统所需的光电检测器或传感器电容。如果需 要，这一特性还支持使用低热漂移电阻。 开关设计可最大限度地减少误差源，这样信号路径中几乎 不会增加任何误差。输出驱动器可用于单端或差分模式， 非常适合驱动ADC输入。 应用 电流电压(I-V)转换 光电二极管前置放大器 化学分析仪 质谱测定 分子光谱 激光/LED接收器 数据采集系统 ADA4350可采用+3.3 V单电源或±5 V双电源供电，因而用户 可灵活选择检测器的极性。它采用无铅、28引脚TSSOP封 装，额定温度范围为−40°C至+85°C。 多功能引脚名称可能仅通过相关功能来引用。 SWA_OUT SWB_OUT VIN1 RF1 6 FB4 7 FB5 8 FB2 FB1 9 FB3 FB0 功能框图 5 4 27 1 28 2 ADA4350 S6 S7 S8 S0 S1 S2 IN-P 11 VOUT1 M1 26 VOUT2 25 REF CS/P4 SDI/P3 SDO/P2 SCLK/P1 19 20 21 22 23 LATCH/P0 17 EN SWB_IN FET AMP 16 MODE SWA_IN SPI INTERFACE 13 3 S9 S10 S11 S3 S4 S5 12 P1 SWITCHING NETWORK ADC DRIVER 12417-001 IN-N 10 图1. Rev. 0 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 ©2015 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。 ADA4350 目录 产品特性 ...........................................................................................1 典型性能参数 ...............................................................................17 应用....................................................................................................1 全系统 ........................................................................................17 概述....................................................................................................1 FET输入放大器........................................................................19 功能框图 ..........................................................................................1 ADC驱动器...............................................................................22 修订历史 ...........................................................................................2 测试电路 .........................................................................................26 技术规格 ...........................................................................................3 ±5 V全系统 .................................................................................3 ±5 V FET输入放大器 ................................................................4 ±5 V内部切换网络和数字引脚 ..............................................5 ±5 V ADC驱动器 .......................................................................6 5 V全系统....................................................................................8 5 V FET输入放大器...................................................................9 5 V内部切换网络和数字引脚...............................................10 工作原理 ........................................................................................27 开尔文开关技术.......................................................................27 应用信息 .........................................................................................28 配置ADA4350 ...........................................................................28 手动选择或通过并行接口选择跨阻增益路径..................28 通过SPI接口(串行模式)选择跨阻增益路径 ......................28 SPICE模型 .................................................................................30 5 V ADC驱动器........................................................................11 跨阻放大器设计理论 ...................................................................32 时序规格....................................................................................13 跨阻增益放大器性能..............................................................34 绝对最大额定值............................................................................15 低反馈电阻RFx的影响 ..........................................................35 热阻 ............................................................................................15 利用T网络实现大反馈电阻值..............................................36 最大功耗....................................................................................15 外形尺寸 .........................................................................................37 ESD警告.....................................................................................15 订购指南 ...................................................................................37 引脚配置和功能描述 ...................................................................16 修订历史 2015年4月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 37 ADA4350 技术规格 ±5 V全系统 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = +5 V，−VS = −5 V，RL = 1 kΩ差分。 表1. 参数 动态性能 −3 dB带宽 压摆率 谐波性能 谐波失真(HD2/HD3) 直流性能 输入偏置电流 输入特性 输入电阻 输入电容 输入共模电压范围 共模抑制 输出特性 线性输出电流 短路电流 0.1%建立时间 电源 工作范围 静态电流 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 G = −5, VOUT = 200 mV p-p G = −5, VOUT = 2 V p-p VOUT = 2 V阶跃，10%至90% 20 12 60 MHz MHz V/µs G = −5, fC = 100 kHz G = −5, fC = 1 MHz −95/−104 −77/−78 dBc dBc 25°C时 85°C时 ±0.25 ±8 共模 共模 差模 共模抑制比(CMRR) > 80 dB CMRR > 68 dB VCM = ±3.0 V 100 2 3 −4.5至+3.8 −5至+3.9 104 GΩ pF pF V V dB 18 43/76 100 mA rms mA ns 92 VOUT = 4 V p-p，60 dB无杂散动态范围(SFDR) 吸电流/源电流 G = −5, VOUT = 2 V 阶跃 3.3 使能 M1禁用(参见图1) 全部禁用 正电源抑制比 负电源抑制比 Rev. 0 | Page 3 of 37 8.5 7 2 90 85 ±1 ±25 12 10 pA pA V mA mA µA dB dB ADA4350 ±5 V FET输入放大器 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = +5 V，−VS = −5 V，RL = 1 kΩ。 表2. 参数 动态性能 −3 dB带宽 增益带宽积 压摆率 0.1%建立时间 噪声/谐波性能 谐波失真(HD2/HD3) 输入电压噪声 直流性能 输入失调电压 输入失调电压漂移 输入偏置电流 输入失调电流 开环增益 输入特性 输入电阻 输入电容 输入共模电压范围 共模抑制比 输出特性 输出过驱恢复时间 输出电压摆幅 线性输出电流 短路电流 电源 工作范围 正电源抑制比 负电源抑制比 测试条件/注释 最小值 G = −5, VOUT = 100 mV p-p G = −5, VOUT = 2 V p-p 典型值 最大值 单位 VOUT = 2 V阶跃，10%至90% G = -5，VOUT= 2 V阶跃 26 24 175 100 28 MHz MHz MHz V/µs ns f = 100 kHz, VOUT = 2 V p-p, G = −5 f = 1 MHz, VOUT = 2 V p-p, G = −5 f = 10 Hz f = 100 kHz −106/−114 −83/−93 85 5 dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz 从−40°C到+85°C 从25°C到85°C 25°C时 85°C时 25°C时 85°C时 VOUT = ±2 V 106 15 0.1 0.1 ±0.25 ±8 ±0.1 ±0.5 115 92 100 2 3 −4.5至+3.8 −5至+3.9 115 GΩ pF pF V V V 60 −4.05至+4.07 −4.9至+4.86 18 41/45 ns V V mA rms mA 共模 共模 差模 CMRR > 80 dB CMRR > 68 dB VCM = ±3 V VOUT = VS ± 10% −3.6 至+3.9 G = +21，RF = 1 kΩ，RL开路，在FBx上测量 G = +21，RF = 100 kΩ，RL开路，在FBx上测量 −4.7至 +4.8 VOUT = 2 V p-p, 60 dB SFDR 吸电流/源电流 3.3 90 90 Rev. 0 | Page 4 of 37 80 1.6 1.0 ±1 ±25 ±0.8 12 109 109 µV µV/°C µV/°C pA pA pA pA dB V dB dB ADA4350 ±5 V内部切换网络和数字引脚 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = +5 V，−VS = −5 V。反馈和采样开关符号参见图1。 表3. 参数 反馈/采样模拟开关 模拟信号范围 开关导通电阻 反馈 采样 通道间导通电阻匹配 反馈电阻 采样电阻 开关漏电流 采样和反馈开关断开漏电流 符号 RON, FB RON, S ∆R ON, FB ∆R ON, S tON 关断时间 tOFF −5 +5 V Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω 对于S0至S2，VCM = 0 V TA = 85°C 对于S3至S5，VCM = 0 V TA = 85°C 对于S6至S8，VCM = 0 V TA = 85°C 对于S9至S11，VCM = 0 V TA = 85°C 149 195 149 195 297 390 297 388 196 VCM = 0 V VCM = 0 V 2 2 15 14 Ω Ω TA = 85°C ±0.5 ±40 ±1.7 ±120 pA pA DVDD = 5 V DVDD = 3.3 V DVDD = 5 V DVDD = 3.3 V RL = 50 Ω, f = 1 MHz RL = 50 Ω, f = 1 MHz VIH 输入低电压 VIL EN, MODE, DGND, LATCH/P0, SCLK/P1, SDO/P2, SDI/P3, CS/P4 1 DVDD = 5 V DVDD = 3.3 V DVDD = 5 V DVDD = 3.3 V DVDD, DGND 使能 禁用 +VS至DGND裕量 1 单位 CFB (OFF) 输入高电压 数字电源 数字电源范围 静态电流 最小值 典型值 最大值 IS (OFF) 动态特性 上电时间 关断隔离 反馈开关 采样开关 通道间串扰 最差情况下的开关反馈电容(断开) 数字输入引脚的阈值电压 测试条件/注释 196 356 356 76 80 86 90 ns ns ns ns −92 −118 −86 0.1 dB dB dB pF 2.0 1.5 1.4 1.0 3.3至5.5 50 0.6 ≥3.3 提及多功能引脚的单个功能时，只会列出引脚名称中与规格相关的部分。要了解多功能引脚的全部引脚名称，请参见“引脚配置和功能描述”部分。 Rev. 0 | Page 5 of 37 V V V V V µA µA V ADA4350 ±5 V ADC驱动器 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = +5 V，−VS = −5 V。P1和M1放大器参见图1。差分时RL = 1 kΩ，单端时RL = 500 Ω。 表4. 参数 动态性能 −3 dB带宽 过驱恢复时间 压摆率 0.1%建立时间 噪声/失真性能 谐波失真(HD2/HD3) 折合到输入端(RTI)电压噪声 折合到输出端(RTO)电压噪声 输入电流噪声 直流性能 输出失调电压 输出失调电压漂移 输入失调电压 输入失调电压漂移 输入偏置电流 输入失调电流 开环增益 增益 增益误差 增益误差漂移 输入特性 输入电阻 输入电容 输入共模电压范围 共模抑制比 测试条件/备注1 最小值 典型值 最大值 单位 在差分模式下使用时，VOUT = 0.1 V p-p 在差分模式下使用时，VOUT = 2.0 V p-p 使用P1时，VOUT = 50 mV p-p 使用P1时，VOUT = 1.0 V p-p 使用M1时，VOUT = 50 mV p-p 使用M1时，VOUT = 1.0 V p-p P1的正(+)恢复/负(−)恢复 M1的正(+)恢复/负(−)恢复 在差分模式下使用时，VOUT = 2 V阶跃 P1或M1为单端时，VOUT = 1 V阶跃 在差分模式下使用时，VOUT = 2 V阶跃 使用P1时，VOUT = 1 V阶跃 使用M1时，VOUT = 1 V阶跃 38 16 55 17 45 21 200/180 100/100 57 30 95 80 80 MHz MHz MHz MHz MHz MHz ns ns V/µs V/µs ns ns ns 在差分模式下使用时，fC = 100 kHz，VOUT = 4 V p-p 在差分模式下使用时，fC = 1 MHz，VOUT = 4 V p-p 使用P1时，fC = 100 kHz，VOUT = 2 V p-p 使用P1时，fC = 1 MHz，VOUT = 2 V p-p 使用M1时，fC = 100 kHz，VOUT = 2 V p-p 使用M1时，fC = 1 MHz，VOUT = 2 V p-p 对于P1，f = 10 Hz 对于P1，f = 100 kHz 对于P1和M1，f = 10 Hz；在VOUT2上测量 对于P1和M1，f = 100 kHz；在VOUT2上测量 f = 100 kHz，折合到P1 −105/−109 −75/−73 −112/−108 −75/−73 −98/−103 −70/−69 55 5 95 16 1.1 dBc dBc dBc dBc dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz nV/√Hz nV/√Hz pA/√Hz 差分 差分 单端，仅P1 单端，仅M1 单端，仅P1 单端，仅M1 仅P1，VIN1引脚 仅P1，RF1引脚 M1，REF引脚 仅P1 仅P1，VOUT = ±2 V 仅M1 0.125 0.7 50 40 0.2 0.4 60 60 60 60 112 1.9996 102 1.99 −0.5 0.6 VIN1和REF VIN1和REF 对于P1，VCM = ±3.0 V Rev. 0 | Page 6 of 37 82 200 1.4 −5至 +3.8 100 0.5 13 180 180 4.75 3.6 220 325 200 260 2.01 +0.5 1.9 mV µV/°C µV µV µV/°C µV/°C nA nA nA nA dB V/V % ppm/°C MΩ pF V dB ADA4350 参数 输出特性 输出电压摆幅 输出共模电压范围 线性输出电流 短路电流 容性负载驱动 电源 工作范围 正电源抑制比 负电源抑制比 1 测试条件/备注1 最小值 典型值 RL = 空载，单端 RL = 500 Ω，单端 ±4.8 ±4.55 ±4.83 ±4.6 −5至 +3.8 18 18 43/76 33 V V V mA rms mA rms mA pF 47 pF P1或M1，VOUT = 2 V p-p，60 dB SFDR 差分输出，VOUT = 4 V p-p，60 dB SFDR P1或M1，吸电流/源电流 在差分模式下使用时，各VOUTx处，30%过冲， VOUT = 200 mV p-p 使用P1/M1时，30%过冲，VOUT = 100 mV p-p 3.3 90 86 80 78 对于P1 对于M1 对于P1 对于M1 本表中的P1和M1指图1所示的放大器。 Rev. 0 | Page 7 of 37 最大值 单位 12 106 100 100 90 V dB dB dB dB ADA4350 5 V全系统 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = 5 V，−VS = 0 V，RF = 1 kΩ差分。 表5. 参数 动态性能 −3 dB带宽 压摆率 谐波性能 谐波失真(HD2/HD3) 输入电压噪声 直流性能 输入偏置电流 输入特性 输入电阻 输入电容 输入共模电压范围 共模抑制 输出特性 线性输出电流 短路电流 0.1%建立时间 电源 工作范围 静态电流 测试条件/注释 最小值 典型值 最大值 单位 G = −5, VOUT = 200 mV p-p G = −5, VOUT = 1 V p-p VOUT = 2 V阶跃，10%至90% 15 14 30 MHz MHz V/µs G = −5, fC = 100 kHz G = −5, fC = 1 MHz f = 10 Hz f = 100 kHz −85/−94 −66/−75 92 4.4 dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz 25°C时 85°C时 ±0.35 ±8.5 共模 共模 差模 CMRR > 80 dB CMRR > 68 dB VCM = ±0.5 V 100 2 3 0.5至3.8 0至3.9 94 GΩ pF pF V V dB 9 41/63 130 mA rms mA ns 88 VOUT = 1 V p-p, 60 dB SFDR 吸电流/源电流，RL < 1 Ω G = −5, VOUT = 2 V 阶跃 3.3 使能 M1禁用(参见图1) 全部禁用 正电源抑制比 负电源抑制比 Rev. 0 | Page 8 of 37 8 6.5 2 86 80 ±1.6 ±30 12 9 pA pA V mA mA µA dB dB ADA4350 5 V FET输入放大器 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = 5 V，−VS = 0 V，RL = 1 kΩ。 表6. 参数 动态性能 −3 dB带宽 增益带宽积 压摆率 0.1%建立时间 噪声/谐波性能 谐波失真(HD2/HD3) 输入电压噪声 直流性能 输入失调电压 输入失调电压漂移 输入偏置电流 输入失调电流 开环增益 输入特性 输入电阻 输入电容 输入共模电压范围 共模抑制比 输出特性 输出过驱恢复时间 输出电压摆幅 线性输出电流 短路电流 电源 工作范围 正电源抑制比 负电源抑制比 测试条件/注释 最小值 G = −5, VOUT = 100 mV p-p G = −5, VOUT = 1 V p-p 典型值 最大值 单位 VOUT = 2 V阶跃，10%至90% G = −5，VOUT= 2 V阶跃 25 24 175 56 60 MHz MHz MHz V/µs ns f = 100 kHz, VOUT = 1 V p-p, G = −5 f = 1 MHz, VOUT = 1 V p-p, G = −5 f = 10 Hz f = 100 kHz −113/−117 −82/−83 92 4.4 dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz 从−40°C到+85°C 从25°C到85°C 25°C时 85°C时 25°C时 85°C时 VOUT = 1.5 V 至3.5 V 98 25 0.1 0.05 ±0.35 ±8.5 ±0.25 ±0.4 102 88 100 2 3 0.5至3.8 0至3.9 94 GΩ pF pF V V dB 60/50 0.86至3.66 0.08至4.87 10 32/38 ns V V mA rms mA 共模 共模 差模 CMRR > 80 dB CMRR > 68 dB VCM = ± 0.5V VOUT = VS ± 10%, 正/负 G = +21，RF = 1 kΩ，RL开路，在FBx上测量 G = +21，RF = 100 kΩ，RL开路，在FBx上测量 VOUT = 1 V p-p, 60 dB SFDR 吸电流/源电流 1.15至3.46 0.27至4.80 3.3 90 86 Rev. 0 | Page 9 of 37 80 1.5 1 ±1.6 ±30 ±1.25 12 100 100 µV µV/°C µV/°C pA pA pA pA dB V dB dB ADA4350 5 V内部切换网络和数字引脚 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = 5 V，−VS = 0 V。采样和反馈开关位置参见图1。 表7. 参数 反馈/采样模拟开关 模拟信号范围 开关导通电阻 反馈 采样 通道间导通电阻匹配 反馈电阻 采样电阻 开关漏电流 采样和反馈开关断开漏电流 动态特性 上电时间 关断时间 关断隔离 反馈开关 采样开关 通道间串扰 最差情况下的开关反馈电容(断开) 数字输入引脚的阈值电压 符号 RON, FB RON, S ∆R ON, FB ∆R ON, S 单位 0 5 V 390 Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω S0至S2，VCM = 2.5 V TA = 85°C S3至S5，VCM = 2.5 V TA = 85°C S6至S8，VCM = 2.5 V TA = 85°C S9至S11，VCM = 2.5 V TA = 85°C 308 382 308 384 610 762 612 764 VCM = 2.5 V VCM = 2.5 V 3 3 21 23 Ω Ω TA = 85°C ±0.4 ±30 ±1.2 ±80 pA pA tON tOFF DVDD = 3.3 V DVDD = 3.3 V RL = 50 Ω, f = 1 MHz RL = 50 Ω, f = 1 MHz CFB (OFF) VIH 输入低电压 VIL EN, MODE, DGND, LATCH/P0, SCLK/P1, SDO/P2, SDI/P3, CS/P4 1 DVDD = 5 V DVDD = 3.3 V DVDD = 5 V DVDD = 3.3 V DVDD, DGND 使能 禁用 +VS至DGND裕量 1 最小值 典型值 最大值 IS (OFF) 输入高电压 数字电源 数字电源范围 静态电流 测试条件/注释 390 770 770 105 65 ns ns −93 −116 −83 0.1 dB dB dB pF 2.0 1.5 1.4 1.0 3.3至5.5 50 0.6 ≥3.3 提及多功能引脚的单个功能时，只会列出引脚名称中与规格相关的部分。要了解多功能引脚的全部引脚名称，请参见“引脚配置和功能描述”部分。 Rev. 0 | Page 10 of 37 V V V V V µA µA V ADA4350 5 V ADC驱动器 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = 5 V，−VS = 0 V。P1和M1放大器参见图1；差分时RL = 1 kΩ，单端时RL = 500 Ω。 表8. 参数 动态性能 −3 dB带宽 过驱恢复时间 压摆率 0.1%建立时间 噪声/失真性能 谐波失真(HD2/HD3) 折合到输入端(RTI)电压噪声 折合到输出端(RTO)电压噪声 输入电流噪声 直流性能 输出失调电压 输入失调电压漂移 输出失调电压 输入失调电压漂移 输入偏置电流 输入失调电流 开环增益 增益 增益误差 增益误差漂移 测试条件/备注1 最小值 典型值 最大值 单位 在差分模式下使用时，VOUT = 0.1 V p-p 在差分模式下使用时，VOUT = 2.0 V p-p 使用P1时，VOUT = 50 mV p-p 使用P1时，VOUT = 1.0 V p-p 使用M1时，VOUT = 50 mV p-p 使用M1时，VOUT = 1.0 V p-p 对于P1，正(+)恢复/负(−)恢复 对于M1，正(+)恢复/负(−)恢复 在差分模式下使用时，VOUT = 2 V阶跃 P1或M1为单端时，VOUT = 1 V阶跃 在差分模式下使用时，VOUT = 2 V阶跃 使用P1时，VOUT = 1 V阶跃 使用M1时，VOUT = 1 V阶跃 33 16 47 16 37 18 200/200 140/120 37 20 75 60 60 MHz MHz MHz MHz MHz MHz ns ns V/µs V/µs ns ns ns 在差分模式下使用时，fC = 100 kHz， VOUT = 1 V p-p 在差分模式下使用时，fC = 1 MHz， VOUT = 1 V p-p 使用P1时，fC = 100 kHz，VOUT = 500 mV p-p 使用P1时，fC = 1 MHz，VOUT = 500 mV p-p 使用M1时，fC = 100 kHz，VOUT = 500 mV p-p 使用M1时，fC = 1 MHz，VOUT = 500 mV p-p 对于P1，f = 10 Hz 对于P1，f = 100 kHz 对于P1和M1，f = 10 Hz；在VOUT2上测量 对于P1和M1，f = 100 kHz；在VOUT2上测量 f = 100 kHz，折合到P1 −117/−116 dBc −80/−85 dBc −108/−115 −80/−83 −103/−107 −75/−78 60 5.2 140 18 1.1 dBc dBc dBc dBc nV/√Hz nV/√Hz nV/√Hz nV/√Hz pA/√Hz 差分 差分 单端，仅P1 单端，仅M1 单端，仅P1 单端，仅M1 仅P1，VIN1引脚 仅P1，RF1引脚 仅M1，REF引脚 仅P1 仅P1，VOUT = 1.5 V至3.5 V 仅M1 0.15 0.6 60 70 0.1 0.3 60 60 60 60 100 1.9995 94 1.99 −0.5 0.6 Rev. 0 | Page 11 of 37 0.75 16 275 250 5.9 4.5 230 350 200 270 2.01 +0.5 3.4 mV µV/°C µV µV µV/°C µV/°C nA nA nA nA dB V/V % ppm/°C ADA4350 参数 输入特性 输入电阻 输入电容 输入共模电压范围 共模抑制比 输出特性 输出电压摆幅 输出共模电压范围 线性输出电流 短路电流 容性负载驱动 电源 工作范围 正电源抑制比 负电源抑制比 1 测试条件/备注1 最小值 典型值 对于P1，VCM = ±0.5 V 84 200 1.4 0至3.9 94 MΩ pF V dB RL = 空载，单端 RL = 500 Ω，单端 0.15至4.85 0.28至4.72 0.125至4.875 0.24至4.76 0至3.9 4 10 41/63 33 V V V mA rms mA rms mA pF 47 pF VIN1和REF VIN1和REF 对于P1或M1，VOUT = 1 V p-p，60 dB SFDR 差分输出，VOUT = 1 V p-p，60 dB SFDR 对于P1或M1，吸电流/源电流 在差分模式下使用时，各VOUTx处， 30%过冲，VOUT = 100 mV p-p 使用P1/M1时，30%过冲，VOUT = 50 mV p-p 3.3 86 80 80 76 对于P1 对于M1 对于P1 对于M1 本表中的P1和M1指图1所示的放大器。 Rev. 0 | Page 12 of 37 最大值 12 104 94 92 88 单位 V dB dB dB dB ADA4350 时序规格 所有输入信号均指定tR = tF = 2 ns(DVDD的10%到90%)，并从电压阈值VTH = 1.3 V(DVDD = 3.3 V时)或VTH =1.7 V(DVDD = 5 V 时)起开始计时。通过表征保证，未经生产测试。参见图2、图3和图4。 表9. 1 参数 t1 t2 t3 t4 t5 描述 SCLK周期。 SCLK正脉冲宽度。 SCLK负脉冲宽度。 CS建立时间。CS变为低电平后开始采样数据所需的时间。 CS保持时间。采样最后一个数据位后，拉高CS之前CS需要保持低电平的时间。 数据在CS上升沿锁存。如果LATCH保持低电平，则在CS上升沿也会施加数据。 CS正脉冲宽度。连续字之间需要的时间。 数据建立时间。在SCLK下降沿采样之前，数据位(SDI)必须建立的时间。 数据保持时间。在SCLK下降沿之后，为使采样数据有效，SDI必须保持的时间。 数据锁存到内部开关更新。从施加锁存数据到更新内部开关的时间。 LATCH禁用，以CS上升沿为基准。 LATCH使能，以LATCH下降沿为基准。 LATCH负脉冲宽度。 SCLK上升沿到SDO有效。SCLK上升沿到有效SDO转换的时间(CLSDO3 = 20 pF)。 CS上升沿到SCLK下降沿。防止第25个SCLK沿被识别所需的时间(有效字仅有24位)。 t6 t7 t8 t9 t10 t11 2 t12 DVDD = 3.3 V DVDD = 5 V 最小值 最大值 最小值 最大值 20 20 10 10 10 10 1 1 7 5 2 1 2 单位 ns ns ns ns ns 1 1 2 145 3 ns ns ns ns 140 3 15 ns ns ns 10 1 1 1 提及多功能引脚的单个功能时，只会列出引脚名称中与规格相关的部分。要了解多功能引脚的全部引脚名称，请参见“引脚配置和功能描述”部分。 这是在菊花链模式下和回读模式下。 3 CLSDO为SDO输出端的容性负载。 2 串行模式时序图 LATCH ENABLED: LATCHED DATA APPLIED ON FALLING EDGE OF LATCH LATCH VTH LATCH DISABLED: DATA LATCHED AND APPLIED ON RISING EDGE OF CS t10 t6 VTH CS t1 t4 t5 VTH SCLK t2 t8 SDI 23 22 21 20 19 18 17 16 t3 15 14 13 12 11 10 9 8 t7 7 6 5 4 3 2 1 0 VTH t9 INTERNAL SWITCHES POSITION SWITCHES UPDATED INTERNAL SWITCHES POSITION SWITCHES UPDATED 图2. 写操作 Rev. 0 | Page 13 of 37 12417-055 t9 ADA4350 LATCH LATCH DISABLED: DATA LATCHED AND APPLIED ON RISING EDGE OF CS t6 t12 READ COMMAND LATCHED ON RISING EDGE OF CS CS READBACK COMPLETED ON RISING EDGE OF CS VTH SCLK VTH 23 SDI 22 21 20 19 4 3 2 1 0 VTH READ COMMAND: INPUT WORD SPECIFIES REGISTER TO BE READ NOP COMMAND t11 22 21 20 19 4 3 2 1 23 0 UNDEFINED 22 21 20 19 4 3 2 1 0 VTH 12417-056 23 SDO READBACK: SELECTED REGISTER DATA CLOCKED OUT 图3. 读操作 LATCH ENABLED: LATCHED DATA APPLIED ON FALLING EDGE OF LATCH LATCH VTH LATCH DISABLED: DATA LATCHED AND APPLIED ON RISING EDGE OF CS t12 CS SCLK SDI 1 23 24 22 21 20 19 4 3 2 1 0 48 23 22 INPUT WORD FOR DEVICE N 21 20 19 4 3 2 1 VTH 0 VTH INPUT WORD FOR DEVICE N – 1 t11 22 21 UNDEFINED 20 19 4 3 INPUT WORD FOR DEVICE N 图4. 菊花链时序图 Rev. 0 | Page 14 of 37 2 1 0 VTH 12417-057 23 SDO ADA4350 绝对最大额定值 应考虑RMS输出电压。如果RL以−VS为基准，如同在单电 表10. 参数 电源电压 功耗 共模输入电压 差分输入电压 输入电流(IN-N、IN-P、VIN1、RF1和REF) 存储温度范围 工作温度范围 引脚温度(焊接，10秒) 结温 额定值 14 V 参见图5 ±Vs ± 0.3V ±0.7 V 20 mA −65°C至+125°C −40°C至+85°C 300°C 150°C 源供电情况下，则总驱动功耗为+VS × IOUT。如果均方根信 号电平未定，应考虑最差情况，即双电源时RL接中间电源 电压，VOUT = +VS/4；单电源时VOUT = +VS/2。 PD = (+ VS × I S ) + (VOUT )2 RL 气流可增强散热，从而有效降低θJA。此外，更多金属直接 与封装引脚/裸露焊盘接触，包括金属走线、通孔、地和电 源层，这同样可降低θJA。 注意，等于或超出上述绝对最大额定值可能会导致产品永 图5显示4层JEDEC标准板上封装最大安全功耗与环境温度 久性损坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任 之间的关系。θJA值均为近似值。 3.0 会影响产品的可靠性。 热阻 θJA针对最差条件，即器件以表贴封装焊接在电路板上。表 11列出了ADA4350的θJA。 表11. 热阻 封装类型 28引脚 TSSOP θJA 72.4 单位 °C/W MAXIMUM POWER DISSIPATION (W) 断产品能否正常工作。长期在超出最大额定值条件下工作 2.5 2.0 28-LEAD TSSOP 1.5 1.0 0.5 0 –55 –45 –35 –25 –15 –5 最大功耗 ADA4350的最大安全功耗受限于芯片结温(TJ)的相应升高 生改变。即使只是暂时超过这一温度限值也有可能改变封 装对芯片作用的应力，从而永久性地转变ADA4350的参数 5 15 25 35 45 55 65 AMBIENT TEMPERAURE (°C) 75 85 图5. 4层板最大功耗与环境温度的关系 情况。达到玻璃化转变温度150°C左右时，塑料的特性发 ESD警告 性能。长时间超过175°C的结温会导致芯片器件出现变 化，因而可能造成性能下降或功能丧失。 封装的功耗(PD)为静态功耗与芯片中ADA4350输出负载驱 动所导致的功耗之和。 静态功耗为电源引脚之间的电压(±VS)乘以静态电流(IS)。 PD = 静态功耗 + (总驱动功耗 − 负载功耗) ± VS V PD = (± VS × I S ) + × OUT 2 RL TJ = 150°C 12417-102 何其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推 V 2 − OUT RL Rev. 0 | Page 15 of 37 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。 ADA4350 SWB_OUT 1 28 VIN1 2 27 SWA_OUT VOUT1 3 26 VOUT2 FB5 4 25 REF FB4 5 24 DVDD FB3 6 23 CS/P4 FB2 7 22 SDI/P3 FB1 8 21 SDO/P2 FB0 9 20 SCLK/P1 IN-N 10 19 LATCH/P0 IN-P 11 18 DGND RF1 ADA4350 TOP VIEW (Not to Scale) SWA_IN 12 17 MODE SWB_IN 13 16 EN –VS 14 15 +VS 12417-002 引脚配置和功能描述 图6. 引脚配置 表12. 引脚功能描述 引脚编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 引脚名称 SWB_OUT RF1 VOUT1 FB5 FB4 FB3 FB2 FB1 FB0 IN-N IN-P SWA_IN SWB_IN −VS +VS EN MODE DGND LATCH/P0 SCLK/P1 SDO/P2 SDI/P3 CS/P4 DVDD REF VOUT2 SWA_OUT VIN1 描述 开关组B(S3至S5和S9至S11)输出。 输出差分放大器的反馈电阻。 差分放大器输出1。 FET输入放大器的反馈引脚5。 FET输入放大器的反馈引脚4。 FET输入放大器的反馈引脚3。 FET输入放大器的反馈引脚2。 FET输入放大器的反馈引脚1。 FET输入放大器的反馈引脚0。 FET输入缓冲器反相输入。 FET输入缓冲器同相输入。 开关组A(S0至S2和S6至S8)输入。 开关组B(S3至S5和S9至S11)输入。 模拟负电源。 模拟正电源。 使能引脚。 模式引脚。利用此引脚在SPI接口和并行接口之间切换。 数字地。 串行模式下为锁存位(LATCH)。并行模式下为并行数据位0 (P0)。 串行模式下为数字时钟(SCLK)。并行模式下为并行数据位1 (P1)。 串行模式下为串行数据输出(SDO)。并行模式下为并行数据位2 (P2)。 串行模式下为串行数据输入(SDI)。并行模式下为并行数据位3 (P3)。 串行模式下为选择位(CS)。并行模式下为并行数据位4 (P4)。 数字正电源。 M1处ADC驱动器的基准电压源。 差分放大器输出2。 开关组A(S0至S2和S6至S8)输出。 差分放大器同相输入。 Rev. 0 | Page 16 of 37 ADA4350 典型性能参数 全系统 这些图是针对整个系统，包括FET输入放大器、开关网络和ADC驱动器。除非另有说明，RL = 1 kΩ差分。对于VS = ±5 V， DVDD = +5 V；对于VS= +5 V(或±2.5 V)，DVDD = +3.3 V。 图7. 不同电源下的小信号频率响应(见图50中的测试电路) 图10. 不同电源电压下谐波失真与频率的关系 (见图49中的测试电路) 图8. 不同电压输出下的频率响应(见图50中的测试电路) 图11. 折合到输入端电压噪声与频率的关系 图12. 不同模式下电源电流与温度的关系 图9. 不同电源下的大信号阶跃响应，G = −5 Rev. 0 | Page 17 of 37 ADA4350 600 VS = ±5V –60 500 SWTICH ON RESISTANCE (Ω) –PSRR PSRR (dB) –70 +PSRR –80 –90 –100 SAMPLE SWITCH AT 85°C 400 SAMPLE SWITCH AT 25°C 300 FEEDBACK SWITCH AT 85°C 200 FEEDBACK SWITCH AT 25°C 1 10 100 FREQUENCY (kHz) 12417-012 100 –110 0.1 图13. PSRR与频率的关系 0.2 0.1 0 –0.3 VS = ±5V VOUT = 4V p-p TIA GAIN = –5, ADC DRIVER GAIN = +1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 TIME (ns) 12417-318 –0.1 –0.2 0 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 COMMON-MODE VOLTAGE (VCM) 图15. 不同温度下开关导通电阻与开关共模电压的关系 0.3 SETTLING TIME (%) VS = ±5 V 图14. 0.1%建立时间(见图50中的测试电路) Rev. 0 | Page 18 of 37 12417-114 –50 ADA4350 FET输入放大器 除非另有说明，RL = 1 kΩ。对于VS = ±5 V，DVDD = +5 V；对于VS = ±2.5 V，DVDD = +3.3 V。 图19. 不同增益下的大信号频率响应 (VS = 5 V，见图51和图52中的测试电路) 图16. 不同增益下的小信号频率响应 (VS = ±5 V，见图51和图52中的测试电路) 图20. 不同电源下的大信号阶跃响应，G = −5 图17. 不同增益下的小信号频率响应 (VS = 5 V，见图51和图52中的测试电路) 图18. 不同增益下的大信号频率响应 (VS = ±5 V，见图51和图52中的测试电路) 图21. 0.1%建立时间 Rev. 0 | Page 19 of 37 ADA4350 图22. 失真(HD2/HD3)与频率的关系，G = −5 图25. 输入失调电压漂移 图23. 输入电压噪声 图26. 开环增益和相位与频率的关系 图27. CMRR与频率的关系 图24. 输入失调电压 Rev. 0 | Page 20 of 37 ADA4350 0 VS = ±5V –20 PSRR (dB) –40 –60 –PSRR –80 –100 1k 10k 100k FREQUENCY (Hz) 1M 10M 12417-127 +PSRR –120 100 图28. PSRR与频率的关系 图29. 用作放大器时的输出过驱恢复 Rev. 0 | Page 21 of 37 ADA4350 ADC驱动器 除非另有说明，差分时RL = 1 kΩ，单端时RL = 500 Ω。对于VS= ±5 V，DVDD = +5 V；对于VS = +5 V(或±2.5 V)，DVDD = +3.3 V。 图30. 小信号频率响应，VS = 5 V 图33. 大信号频率响应，VS =±5 V 图34. 大信号阶跃响应(单端输出)，VS = ±5 V 图31. 大信号频率响应，VS = 5 V 图35. 大信号阶跃响应(差分输出)，VS = ±5 V 图32. 小信号频率响应，VS = ±5 V Rev. 0 | Page 22 of 37 ADA4350 图36. 大信号阶跃响应(单端输出)，VS = ±2.5 V 图39. 差分输出失调电压 图37. 大信号阶跃响应(差分输出)，VS = ±2.5 V 图40. 差分输出失调电压漂移 图41. 单端输出失调电压 图38. 谐波失真与频率的关系 Rev. 0 | Page 23 of 37 ADA4350 图42. 单端失调电压漂移 图45. 输出过驱恢复(仅M1) 图46. PSRR与频率的关系(仅P1) 图43. CMRR与频率的关系 图44. 输出过驱恢复(仅P1) Rev. 0 | Page 24 of 37 ADA4350 1000 100 10 1 1 10 100 1k 10k 100k 1M 10M FREQUENCY (Hz) 100M VS = ±5V 100 10 1 1 10 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M FREQUENCY (Hz) 图48. 折合到输出端电压噪声与频率的关系 (P1和M1，见图54中的测试电路) 图47. 折合到输入端电压噪声与频率的关系 (仅P1，见图53中的测试电路) Rev. 0 | Page 25 of 37 12417-243 OUTPUT REFERRED VOLTAGE NOISE (nV/√Hz) VS = ±5V 12417-242 INPUT REFERRED VOLTAGE NOISE (nV/√Hz) 1000 ADA4350 测试电路 图49. 全系统的谐波失真 图50. 其它参数的全系统测量 CF RF MEASURE FREQUENCY RESPONSE RG MEASURE OUTPUT NOISE HERE FET AMP RF RG VN G = +1 INPUT REFERRED NOISE VN = OUTPUT NOISE 图51. FET输入放大器的频率响应，同相增益配置 图53. P1的折合到输入端电压噪声 CF RF MEASURE FREQUENCY RESPONSE RG FET AMP G= –RF RG 12417-149 AC SIGNAL OF DIFFERENCE FREQUENCY 图52. FET输入放大器的频率响应，反相增益配置 图54. P1和M1的折合到输出端电压噪声 Rev. 0 | Page 26 of 37 12417-150 G=1+ 12417-148 AC SIGNAL OF DIFFERENCE FREQUENCY P1 RL ADA4350 工作原理 虽然这种技术需要使用的开关数量加倍，但中心节点的电 开尔文开关技术 传统增益可选放大器利用反馈环路中的模拟开关选择适当 的反馈路径，以将外部分立电阻和电容连接到反相输入 压(Vx)不再与开关相关，而是仅取决于通过所选电阻的电 流(参见方程1至方程3)。 端。由于环路中模拟开关的非理想特性，这种方法会引入 VOUT = −IPHOTO × (RF2 + RS1B) (1) 多种误差。例如，模拟开关的导通电阻会引起电压和温度 V1 = VOUT × (RF2/(RF2 + RS1B)) (2) 相关的增益误差，漏电流会引起失调误差，特别是在高温 将方程1代入方程2可得， 时。开尔文开关技术解决了这个问题，方法是在各增益选 V1 = −IPHOTO × RF2 择环路中引入两个开关，一个用于将跨阻/运放输出连接到 反馈网络，另一个用于将反馈网络输出连接到下游元件。 图55显示了带开尔文开关的可编程增益跨阻放大器。 其中： VOUT为第一放大器的输出。 IPHOTO为光电二极管输出的电流。 RF2为跨阻路径2的反馈电阻。 CF1 RS1B为开关S1B的开关电阻。 RF1 图55右边所示的开关(S2A和S2B)仅有很小的输出阻抗，如 CF2 HIGH IMPEDANCE LOAD EXAMPLE RF2 果放大器驱动高阻抗负载，则其误差贡献可忽略不计。对 于ADA4350，高阻抗负载为集成的ADC驱动器。 S1B V1 S2B S1A V2 S2A VOUT RL NOTES 1. S1A, S1B, S2A, AND S2B ARE THE ANALOG SWITCHES. RFx ARE THE FEEDBACK RESISTORS SPECIFIC TO EACH TRANSIMPEDANCE PATH. CFx ARE THE FEEDBACK CAPACITORS SPECIFIC TO EACH TRANSIMPEDANCE PATH. 12417-103 IPHOTO (3) 图55. 带开尔文开关的可编程增益跨阻放大器 Rev. 0 | Page 27 of 37 ADA4350 应用信息 配置ADA4350 若将一个以上的Px引脚设置为逻辑1，则所选的增益路径 关于ADA4350的基本配置以及如何使用评估板的详细说 会并联起来。 明，请参阅用户指南UG-655。有关在不同增益设置下配置 表13. 手动或并行工作模式 ADC驱动器的更多信息，请参阅数据手册ADA4941-1。 位设为1 P0 P1 P2 P3 P4 ADA4350的增益设置可通过SPI接口选择，或通过5引脚 DIP开关手动选择。 手动选择或通过并行接口选择跨阻增益路径 开关闭合 S0和S6 S1和S7 S2和S8 S3和S9 S4和S10 增益路径选择 FB0 FB1 FB2 FB3 FB4 在手动模式(或并行模式)下，只能使用6条跨阻路径中的5 条(FB0至FB4)。图56显示了ADA4350的原理示意图及FB0 通过SPI接口(串行模式)选择跨阻增益路径 至FB4的位置。本例中，前两条反馈路径(FB0和FB1)配置 对于串行工作模式，应将EN引脚(引脚16)设置为逻辑1， 为两条不同的跨阻增益路径。 将MODE引脚(引脚17)设置为逻辑0。在串行模式下，引脚 19为LATCH，引脚20为SCLK，引脚21为SDO，引脚22为 要在手动模式或并行模式下工作，应将EN引脚(引脚16)和 SDI，引脚23为CS。表14显示了串行工作模式使用的24位 MODE引脚(引脚17)设置为逻辑1。这种模式下，引脚19至引 映射。表15显示了用于选择不同跨阻增益路径的编码示 脚23分别代表P0至P4。要选择一个增益，需将对应的Px引脚 例。串行工作模式利用24位命令配置各开关(S0至S11)以及 设置为逻辑1，并将所有其它Px引脚设置为逻辑0。表13显示 其它选项。 了增益选择开关(P0至P4)与所选增益路径之间的关系。 多功能引脚名称可能仅通过相关功能来引用。 CF1 RF1 FB4 FB5 SWA_OUT SWB_OUT VIN1 RF1 CF0 5 4 27 1 28 2 8 FB3 9 FB2 FB1 FB0 RF0 7 6 ADA4350 11 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S3 S4 S5 P1 3 M1 26 VOUT2 VOUT1 SPI INTERFACE SWITCHING NETWORK 图56. 原理示意图 Rev. 0 | Page 28 of 37 25 REF CS/P4 SDI/P3 SDO/P2 19 20 21 22 23 SCLK/P1 MODE 17 ADC DRIVER 12417-101 FET AMP 16 LATCH/P0 13 EN 12 SWA_IN IN-P S0 S1 S2 10 SWB_IN IN-N ADA4350 表14. 串行工作模式使用的24位映射 位号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 功能 S0开/关控制。向此位写入1时，开关S0闭合。 S1开/关控制。向此位写入1时，开关S1闭合。 S2开/关控制。向此位写入1时，开关S2闭合。 S3开/关控制。向此位写入1时，开关S3闭合。 S4开/关控制。向此位写入1时，开关S4闭合。 S5开/关控制。向此位写入1时，开关S5闭合。 S6开/关控制。向此位写入1时，开关S6闭合。 S7开/关控制。向此位写入1时，开关S7闭合。 S8开/关控制。向此位写入1时，开关S8闭合。 S9开/关控制。向此位写入1时，开关S9闭合。 S10开/关控制。向此位写入1时，开关S10闭合。 S11开/关控制。向此位写入1时，开关S11闭合。 保留。设为逻辑低电平。 放大器反相输入端与输出端之间的可选内部1 pF反馈电容。向此位写入1时，该电容开启。 禁用SDO引脚。向此位写入1时，禁用SDO引脚。 禁用M1放大器。向此位写入1时，禁用M1放大器。 保留。设为逻辑低电平。 保留。设为逻辑低电平。 保留。设为逻辑低电平。 保留。设为逻辑低电平。 保留。设为逻辑低电平。 保留。设为逻辑低电平。 保留。设为逻辑低电平。 读/写位。设为1表示读操作，设为0表示写操作。 表15. 串行工作模式 命令(十六进制编码格式，B23…B0) 00 00 41(MSB侧) 00 20 41 00 00 82 00 01 04 00 02 08 00 04 10 00 08 40 开关闭合 S0和S6 S0和S6 S1和S7 S2和S8 S3和S9 S4和S10 S5和S11 Rev. 0 | Page 29 of 37 增益路径选择 FB0 FB0，可选内部反馈电容开启 FB1 FB2 FB3 FB4 FB5 默认设置 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ADA4350 SPICE模型 SPICE模型仅支持并行工作模式。引脚P5用于使能并行模 图57显示了在SPICE仿真器中创建ADA4350符号时的推荐 式，支持完整的切换网络功能。EN和MODE输入在内部分 符号引脚。 4 FB2 FB3 FB4 FB5 27 1 28 2 RF1 5 VIN1 6 SWA_OUT 7 SWB_OUT 8 FB1 10 IN_N 9 FB0 别设置为高电平和低电平，此模式下不可访问。 VOUT1 3 11 IN_P ADA4350 U1 15 VCC SCLK/P1 SDO/P2 SDI/P3 CS/P4 13 19 20 21 22 23 25 12417-200 LATCH/P0 12 P5 SWB_IN 18 DGND SWA_IN 24 DVDD REF VOUT2 26 14 VEE 图57. 推荐符号布局 表16. 模型引脚描述 符号引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 模型节点 N10 N11 VCC VEE VDD DGND N12 N13 PO P1 P2 P3 P4 P5 N25 N26 N3 N2 N28 27 1 4 5 6 7 8 9 引脚编号 10 11 15 14 24 18 12 13 19 20 21 22 23 不适用 25 26 3 2 28 27 1 4 5 6 7 8 9 Rev. 0 | Page 30 of 37 引脚名称 IN_N IN_P VCC VEE DVDD DGND SWA_IN SWB_IN LATCH/P0 SCLK/P1 SDO/P2 SDI/P3 CS/P4 P5 REF VOUT2 VOUT1 RF1 VIN1 SWA_OUT SWB_OUT FB5 FB4 FB3 FB2 FB1 FB0 ADA4350 C6 R6 300kΩ C5 R5 100kΩ C4 R4 30kΩ C3 R3 10kΩ C2 R2 3kΩ C1 7 6 5 4 27 1 28 FB2 FB3 FB4 FB5 SWA_OUT SWB_OUT VIN1 IN_P 15 VCC 14 VEE 24 DVDD 18 DGND LATCH/P0 SCLK/P1 SDO/P2 SDI/P3 CS/P4 –5 V3 VOUT2 26 VOUT2 U1 SWB_IN –5 V2 VOUT1 ADA4350 SWA_IN 5 V1 VOUT1 3 12 13 19 20 21 22 23 图58. 测试基本功能的SPICE原理图示例 Rev. 0 | Page 31 of 37 25 12417-201 11 REF IN_N P5 10 CPHOTODIODE 2 RF1 8 FB1 AC 1 0 SlNE (0 1m 1k 0 0) I1 9 FB0 R1 1kΩ ADA4350 跨阻放大器设计理论 ADA4350的低输入偏置电流可极大地降低前置放大器输出 的直流误差，因此它非常适合光电二极管前置放大器应 零点频率fZ与fX频率相等时，信号带宽最大，相位裕量为 45°。fX是fP和fGBW的几何平均值，计算如下： 用。此外，它的高增益带宽积和低输入电容可最大化光电 fx = 二极管前置放大器的信号带宽。图59显示了ADA4350的跨 CF CF = RF CM CM ADA4350 12417-157 + VB (8) 倍并将带宽减半会使频率响应平坦化，瞬态过冲约为5%。 VOUT CD RSH = 1011 Ω CS 2π × RF × f GBW 此时的频率响应显示大约2 dB的峰化和15%的过冲。将CF加 – CS (7) 合并公式5、公式6和公式7，产生fX的CF值为： 阻放大器模型。 IPHOTO f P × fGBW OPEN-LOOP GAIN 图59. ADA4350的跨阻放大器模型 的跨阻增益。 VOUT = I PHOTO × RF 1 + sC F RF (4) |A| (dB) 方程4所示的基本传递函数描述了光电二极管前置放大器 fX G = R2C1s 其中： IPHOTO为光电二极管的输出电流。 G=1 RF为反馈电阻。 log f fP CF为反馈电容。 根据方程4可确定信号带宽为1/(RF × CF)。一般而言，RF的 fGBW 0° 设置应使最大可能输出电压与最大二极管电流IPHOTO相对 应，以便使用全部输出摆幅。 RF、放大器的增益带宽积(fGBW)，以及放大器求和点的总电 容，包括CS和放大器输入电容CD、CM。RF与总电容产生环 路频率的一个极点(fp)。 fP = 1/2πRFCS (5) –90° log f –135° 12417-158 此前置放大器所能实现的信号带宽是以下参数的函数： PHASE (°) –45° –180° 此外还有放大器开环响应产生的额外极点，由于相位裕量 不足，这种双极点系统会产生峰化和不稳定(参见图60中灰 线所示的噪声增益和相位)。 向反馈环路增加CF可在环路传输中产生一个零点，以补偿 输入极点的影响，而相位裕量的提高将使光电二极管前置 放大器设计变得稳定(参见图61中灰线所示的噪声增益和相 位)。它还会设置信号带宽fZ(参见图61中信号增益的I-V增 益线)。信号带宽和零点频率fZ由下式决定： fz = 1 2πRF C F (6) Rev. 0 | Page 32 of 37 图60. 跨阻放大器设计的噪声增益和相位波特图(无补偿) ADA4350 跨阻放大器设计中的主要输出噪声来源于放大器的输入电 OPEN-LOOP GAIN 压噪声VNOISE和RF产生的电阻噪声。相比之下，电流噪声的 影响可忽略不计。图61中的灰线表示跨阻放大器的噪声增益 |A (s)| 和相位与频率的关系。噪声带宽为频率fN，可由下式计算： fN = fX I TO V GAIN fZ fN fGBW (9) (CS + CF ) CF G = 1 + CS/CF 表17给出了跨阻放大器具有45°相位裕量和最大带宽时的主 G = RFCS(s) G=1 fP 要噪声源(RF和VNOISE)；这种情况下，fZ = fX = fN。 f fGBW 表17. 跨阻放大器的RMS噪声贡献 贡献因素 RF 90° 45° f –45° –90° –135° 12417-159 PHASE (°) VNOISE 0° 图61. 跨阻放大器设计的信号和噪声增益与相位(有补偿) Rev. 0 | Page 33 of 37 表达式 4kT × RF × f N × VNOISE × π 2 (CS + CM + CF + 2CD ) × CF π × fN 2 ADA4350 CF4 RF4 CF3 RF3 CF2 RF2 CF1 RF1 CF0 RF0 TIA S0 S6 S1 S7 S2 S8 S3 S9 S4 S10 100Ω NOTES 1. RFx ARE THE FEEDBACK RESISTORS SPECIFIC TO EACH TRANSIMPEDANCE PATH. CFx ARE THE FEEDBACK CAPACITORS SPECIFIC TO EACH TRANSIMPEDANCE PATH. 12417-065 IPHOTO CD = 91pF TO 100nF 图62. ADA4350配置为具有5个不同增益的跨阻放大器 跨阻增益放大器性能 图62显示ADA4350配置为具有5个不同增益的跨阻放大 器。光电二极管传感器电容CD为91 pF至100 nF，用以展示 其在不同频率下的跨阻增益性能。图63至图66显示了不同 CD设置下跨阻与频率的关系。注意，补偿电容CF0至CF4用 于校正跨阻配置固有的不稳定性。所选的电容使得跨阻增 益响应能够补偿最大带宽，并且具有接近45°的相位裕量。 图64. 跨阻与频率的关系，CD = 1 nF 图63. 跨阻与频率的关系，CD = 91 pF Rev. 0 | Page 34 of 37 ADA4350 图68. 降低RF时的归一化频率响应(见图67) 图65. 跨阻与频率的关系，CD = 10 nF 为了减轻这种影响，应在FET输入放大器的输出端增加一 个缓冲器电路，如图69所示。在该配置中，反馈电阻(RFx) 为68 Ω，光电二极管的电容为40 pF。 100pF 68Ω IPHOTO CD = 40pF + TIA RS CS 1kΩ 12417-068 – 图69. 增加缓冲器电路以减轻峰化 图70显示了不同缓冲器电路降低峰化的效果。在没有缓冲器 电路的情况下，使用过度补偿的100 pF CFx时，存在6 dB的峰 图66. 跨阻与频率的关系，CD = 100 nF 化。使用缓冲器电路时，带宽限制为大约10 MHz。为了在 峰化与带宽之间寻找平衡点，应调整缓冲器电路的值。 低反馈电阻RFx的影响 随着跨阻放大器的负载提高，当RFx值太小时，频率响应中 可观测到过度峰化现象。即使利用过大的CFx来予以过度补 偿，这种峰化仍可能继续存在。图67显示ADA4350配置有 91 pF的光电二极管电容和1 kΩ的跨阻负载。图68所示为这 种配置的归一化频率响应。RF从500 Ω降至68 Ω时，频率响 应中的峰化逐渐提高。大峰化会转变为脉冲响应中的巨大 过冲，结果会很糟糕。 CFx* RFx – CD = 91pF + VOUT TIA *OVERCOMPENSATES 1kΩ 12417-066 IPHOTO 图70. 缓冲器电路对跨阻频率响应的影响(见图69) 图67. 跨阻放大器电路 Rev. 0 | Page 35 of 37 ADA4350 利用T网络实现大反馈电阻值 因此，与标准TIA设计相比，T网络使用小1/(1 + R1/R2)的反 在跨阻放大器设计中，大反馈电阻(>1 MΩ)可能引起以下两 馈电阻值便能获得相同的跨阻。这样就消除了与大反馈电 个问题： 阻相关的高寄生电容问题。为了保持相同的信号带宽(或相 • 如果反馈电阻的寄生电容超过最优补偿值，TIA信号带 宽可能会显著降低。 • 如果要求的补偿电容值过低(<1 pF)，则几乎无法选择反 馈电容。 T网络(RFx、R2和R1电阻)利用较低的反馈电阻和阻性增益 网络来维持跨阻增益和信号带宽，如图71所示。 同的极点)，CF应增加(1 + R2/R1)倍，从而消除补偿电容过 小的问题。 与标准TIA设计相比，T网络的噪声较大，因为主要电压噪 声密度会被放大(1 + R2/R1)倍。 图72显示了ADA4350配置为1 MΩ跨阻路径及其T等效网络。 图73比较了有和无补偿电容两种情况下1 MΩ路径与等效T 网络的性能。 ZF CFx RFx R2 R1 VOUT RL 12417-268 TIA IPHOTO 图71. T网络 跨阻VOUT/IPHOTO与T网络电阻(RFx、R1和R2)之间的关系可以 表示为： VOUT R2 R2 = − Z F × 1 + + I PHOTO R1 Z F 图72. 1 MΩ跨阻路径及其等效T网络 (10) 其中： VOUT为TIA的输出电压。 IPHOTO为输入光电二极管电流。 ZF = RFx/((RFx × CFx)s + 1)，其中RFx和CFx分别为选定跨阻增益 路径中的反馈电阻和电容。 R1和R2为T网络增益电阻。 如果ZF >> R2，则跨阻方程简化为： RF x VOUT R2 =− × 1 + I PHOTO (R Fx × C Fx )s + 1 R1 图73. 比较1 MΩ跨阻路径和T网络性能 Rev. 0 | Page 36 of 37 ADA4350 外形尺寸 9.80 9.70 9.60 28 15 4.50 4.40 4.30 1 6.40 BSC 14 PIN 1 0.65 BSC 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 0.30 0.19 1.20 MAX SEATING PLANE 0.20 0.09 8° 0° 0.75 0.60 0.45 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AE 图74. 28引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] (RU-28) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADA4350ARUZ ADA4350ARUZ-R7 EVAL-ADA4350RUZ-P 1 温度范围 −40°C至+85°C −40°C至+85°C 封装描述 28引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 28引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] 28引脚TSSOP的评估板，带保护环的精密版本 Z = 符合RoHS标准的器件。 ©2015 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D12417sc-0-4/15(0) Rev. 0 | Page 37 of 37 封装选项 RU-28 RU-28