中文数据手册

1.8 V、微功耗、零漂移、
轨到轨输入/输出运算放大器
ADA4051-1/ADA4051-2
引脚配置
特性
极低的电源电流：13 μA（典型值）
低失调电压：15 μV（最大值）
失调电压漂移：20 nV/°C
单电源供电：1.8 V至5.5 V
高电源抑制比(PSRR)：110 dB（最小值）
高共模抑制比(CMRR)：110 dB（最小值）
轨到轨输入/输出
单位增益稳定
扩展的工业温度范围
OUT 1
5
V+
4
–IN
TOP VIEW
(Not to Scale)
+IN 3
08056-064
ADA4051-1
V– 2
图1. 5引脚SOT-23 (RJ-5)
+IN 1
5
V+
4
OUT
V– 2
应用
TOP VIEW
(Not to Scale)
–IN 3
压力和位置传感器
温度测量
电子秤
医疗仪器
电池供电设备
手持式测试设备
08056-066
ADA4051-1
OUT A 1
8
V+
–IN A 2
ADA4051-2
7
OUT B
+IN A 3
TOP VIEW
(Not to Scale)
6
–IN B
5
+IN B
V– 4
08056-001
图2. 5引脚SC-70 (KS-5)
图3. 8引脚MSOP (RM-8)
PIN 1
INDICATOR
8 V+
–IN A 2
ADA4051-2
7 OUT B
+IN A 3
TOP VIEW
(Not to Scale)
6 –IN B
V– 4
5 +IN B
NOTES
1. IT IS RECOMMENDED THAT THE
EXPOSED PAD BE CONNECTED TO V–.
08056-065
OUT A 1
图4. 8引脚LFCSP (CP-8-2)
概述
ADA4051-1/ADA4051-2是CMOS、微功耗、零漂移运算放
ADA4051-1/ADA4051-2的额定温度范围为−40°C至+125°C
大器，均采用创新的斩波技术。当采用1.8 V至5.5 V的电源
的 扩 展 工 业 温 度 范 围 。 ADA4051-1放 大 器 提 供 5引 脚
供电时，这些放大器具有轨到轨输入和输出，以及极低的
SOT-23和5引脚SC-70两种封装。ADA4051-2放大器提供8
失调电压。此外，这些放大器还具有很高的电源抑制比
引脚MSOP和8引脚LFCSP两种封装。
(PSRR)和共模抑制比(CMRR)，而每个放大器的典型电源
电流只有13 μA。ADA4051-1/ADA4051-2的这种特性组合使
ADA4051-1/ADA4051-2属于ADI公司不断扩展的零漂移运
算放大器系列，产品列表见表1。
其成为注重高精度和低功耗的电池供电应用的理想之选。
表1. 运算放大器
电源
单通道
双通道
四通道
低功耗、5 V
AD8538
AD8539
5V
AD8628
AD8629
AD8630
16 V
AD8638
AD8639
Rev. B
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的最新英文版数据手册。
ADA4051-1/ADA4051-2
目录
特性....................................................................................................1
热阻...........................................................................................5
应用....................................................................................................1
电源时序..................................................................................5
引脚配置...........................................................................................1
ESD警告...................................................................................5
概述....................................................................................................1
典型工作特性..................................................................................6
修订历史...........................................................................................2
工作原理........................................................................................ 15
技术规格...........................................................................................3
输入电压范围...................................................................... 16
电气特性—1.8 V电源...........................................................3
输出相位反转...................................................................... 16
电气特性—5 V电源 ..............................................................4
外形尺寸........................................................................................ 17
绝对最大额定值 .............................................................................5
订购指南............................................................................... 18
修订历史
2010年1月—修订版A至修订版B
ADA4051-1增加5引脚SC-70封装.......................................通篇
增加图2；重新排序 ......................................................................1
更改图4和概述部分 ......................................................................1
更改电气特性—1.8 V电源部分和表2 ......................................3
更改电气特性—5 V电源部分和表3..........................................4
更改表5.............................................................................................5
更新外形尺寸............................................................................... 17
更改订购指南部分...................................................................... 18
2009年10月—修订版0至修订版A
ADA4051-1增加5引脚SOT-23封装 ...................................通篇
ADA4051-2增加8引脚LFCSP封装 .....................................通篇
更改特性和概述部分，增加图1和图3.....................................1
移动电气特性—1.8 V电源部分..................................................3
更改表2的失调电压参数和电源电流(每个放大器)
参数....................................................................................................3
移动电气特性—5 V电源部分 .....................................................4
更改表2的失调电压参数和电源电流(每个放大器)
参数....................................................................................................4
更改热阻部分和表5 ......................................................................5
更改图22和图25 .............................................................................9
更改工作原理部分...................................................................... 15
更新外形尺寸............................................................................... 17
更改订购指南部分...................................................................... 18
2009年7月—修订版0：初始版
Rev. B | Page 2 of 20
ADA4051-1/ADA4051-2
技术规格
电气特性 — 1.8 V电源
除非另有说明，VSY = 1.8 V，VCM = VSY/2 V，TA = 25°C，RL = 100 kΩ至GND。
表2.
参数
输入特性
失调电压
ADA4051-2
ADA4051-1
失调电压漂移
输入偏置电流
符号
测试条件/注释
最小值
典型值
最大值
单位
2
2
0.02
5
15
17
0.1
50
200
100
150
1.8
130
µV
µV
µV/°C
pA
pA
pA
pA
V
dB
dB
dB
8
2
5
dB
MΩ
pF
pF
VOS
∆VOS/∆T
IB
0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V
0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
输入失调电流
IOS
输入电压范围
共模抑制比
CMRR
大信号电压增益
AVO
输入电阻
输入电容(差分模式)
输入电容(共模模式)
输出特性
高电平输出电压
低电平输出电压
短路电流
闭环输出阻抗
电源
电源抑制比
电源电流（每个放大器）
ADA4051-2
ADA4051-1
动态性能
压摆率
建立时间
增益带宽积
相位余量
通道隔离
噪声性能
电压噪声
电压噪声密度
电流噪声密度
10
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
0 V ≤ VCM ≤ 1.8 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 10 kΩ 至 VCM,
0.1 V ≤ VOUT ≤ VSY − 0.1 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
0
105
100
106
100
RIN
CINDM
CINCM
VOH
VOL
ISC
ZOUT
PSRR
125
RL = 100 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 10 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 10 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
VOUT = VSY 或 GND
f = 1 kHz, G = 10
1.796
1.79
1.76
1.7
1.8 V ≤ VSY ≤ 5.5 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
110
106
1.799
1.796
1
3
3
9
20
40
13
1
135
V
V
V
V
mV
mV
mV
mV
mA
Ω
dB
dB
ISY
VOUT = VSY/2
VOUT = VSY/2
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
13
15
0.04
0.03
120
V/µs
V/µs
µs
GBP
ΦM
CS
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1
至 0.1%, V IN = 1 V p-p,
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF
CL = 100 pF, G = 1
CL = 100 pF, G = 1
VIN = 1.7 V, f = 100 Hz
115
40
140
kHz
度
dB
en p-p
en
in
f = 0.1 Hz 至 10 Hz
f = 1 kHz
f = 1 kHz
1.96
95
100
µV p-p
nV/√Hz
fA/√Hz
SR+
tS
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17
18
20
µA
µA
µA
ADA4051-1/ADA4051-2
电气特性 — 5 V电源
除非另有说明，VSY = 5.0 V，VCM = VSY/2 V，TA = 25°C，RL = 100 kΩ至GND。
表3
参数
输入特性
失调电压
ADA4051-2
ADA4051-1
失调电压漂移
输入偏置电流
符号
测试条件/注释
最小值
典型值
最大值
单位
2
2
0.02
20
15
17
0.1
70
200
100
150
5
135
µV
µV
µV/°C
pA
pA
pA
pA
V
dB
dB
dB
8
2
5
dB
MΩ
pF
pF
VOS
∆VOS/∆T
IB
0 V ≤ VCM ≤ 5 V
0 V ≤ VCM ≤ 5 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
输入失调电流
IOS
输入电压范围
共模抑制比
CMRR
大信号电压增益
AVO
输入电阻
输入电容（差分模式）
输入电容（共模模式）
RIN
CINDM
CINCM
输出特性
高电平输出电压
低电平输出电压
短路电流
闭环输出阻抗
电源
电源抑制比
电源电流（每个放大器）
ADA4051-2
ADA4051-1
动态性能
压摆率
建立时间
增益带宽积
相位余量
通道隔离
噪声性能
电压噪声
电压噪声密度
电流噪声密度
VOH
VOL
ISC
ZOUT
PSRR
40
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
0 V ≤ VCM ≤ 5 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 10 kΩ 至 VCM,
0.1 V ≤ VOUT ≤ VSY − 0.1 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
0
110
106
115
135
106
RL = 100 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 10 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 100 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
RL = 10 kΩ 至 VCM
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
VOUT = VSY 或 GND
f = 1 kHz, G = 10
4.996
4.985
4.96
4.9
1.8 V ≤ VSY ≤ 5.5 V
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
110
106
4.998
4.99
1
9
4
13
30
90
15
1
135
V
V
V
V
mV
mV
mV
mV
mA
Ω
dB
dB
ISY
VOUT = VSY/2
VOUT = VSY/2
−40°C ≤ TA ≤ +125°C
13
15
0.06
0.04
110
V/µs
V/µs
µs
GBP
ΦM
CS
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF, G = 1
To 0.1%, VIN = 1 V p-p,
RL = 10 kΩ, CL = 100 pF
CL = 100 pF, G = 1
CL = 100 pF, G = 1
VIN = 4.99 V, f = 100 Hz
125
40
140
kHz
度
dB
en p-p
en
in
f = 0.1 Hz 至 10 Hz
f = 1 kHz
f = 1 kHz
1.96
95
100
µV p-p
nV/√Hz
fA/√Hz
SR+
tS
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17
18
20
µA
µA
µA
ADA4051-1/ADA4051-2
绝对最大额定值
热阻
表4.
参数
电源电压
输入电压
输入电流1
差分输入电压2
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，60秒）
θJA针对最差条件，即器件焊接在电路板上以实现表贴封
装，其裸露焊盘焊接到PCB焊盘(若适用)。表5所示为4层
额定值
6V
±VSY ± 0.3 V
±10 mA
±VSY
未定
−65°C 至 +150°C
−40°C 至 +125°C
−65°C 至 +150°C
300°C
(2S2P)JEDEC标准热测试板的模拟热阻值，除非另有说
明。
表5. 热阻
1
输入引脚与电源引脚之间有箝位二极管。当输入信号超过供电轨0.3 V
时，输入电流应以10 mA为限。
2
内部1.33 kΩ串联电阻和背靠背二极管连接的N-MOSFET(对于0 V VCM，
VT典型值为0.7 V)为输入端提供高差分电压保护。
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，不表示在这些条件下或者在任何其
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能
够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器
件的可靠性。
封装类型
5引脚 SOT-23 (RJ-5)
5引脚 SC-70 (KS-5)
8引脚 MSOP (RM-8)
8引脚 LFCSP (CP-8-2)
θJA
190
534
142
77
θJC
92
173
45
14
单位
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
电源时序
运算放大器电源必须在施加输入信号的同时或之前建立。
如果无法做到这一点，则输入电流必须以10 mA为限。
ESD警告
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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。
ADA4051-1/ADA4051-2
典型工作特性
除非另有说明，TA = 25°C。
300
300
VSY = 1.8V
VCM = VSY/2
250
NUMBER OF AMPLIFIERS
200
150
100
50
200
150
100
50
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
0
08056-002
0
10
VOS (µV)
–10
–8
–6
0
2
4
6
8
10
图8. 输入失调电压分布图
8
VSY = 1.8V
–40°C ≤TA ≤+125°C
NUMBER OF AMPLIFIERS
8
NUMBER OF AMPLIFIERS
–2
VOS (µV)
图5. 输入失调电压分布图
10
–4
08056-005
NUMBER OF AMPLIFIERS
250
VSY = 5V
VCM = VSY/2
6
4
VSY = 5V
–40°C ≤TA ≤125°C
6
4
2
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
0.06 0.07 0.08 0.09 0.10
TCVOS (µV/°C)
0
0
TCVOS (µV/°C)
图6. 输入失调电压漂移的温度分布
图9. 输入失调电压漂移的温度分布
15
VSY = 1.8V
VSY = 5V
10
5
5
VOS (µV)
10
0
DEVICE 1
DEVICE 2
DEVICE 3
DEVICE 4
DEVICE 5
DEVICE 6
DEVICE 7
DEVICE 8
DEVICE 9
DEVICE 10
–5
–10
–15
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
VCM (V)
0
DEVICE 1
DEVICE 2
DEVICE 3
DEVICE 4
DEVICE 5
DEVICE 6
DEVICE 7
DEVICE 8
DEVICE 9
DEVICE 10
–5
–10
1.8
08056-004
VOS (µV)
15
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10
图7. 输入失调电压与输入共模电压的关系
–15
0
1
2
3
4
VCM (V)
图10. 输入失调电压与输入共模电压的关系
Rev. B | Page 6 of 20
5
08056-007
0
08056-003
0
08056-006
2
ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
100
100
IB+
VSY = 1.8V
VSY = 5V
IB–
80
IB–
60
40
40
20
20
0
0
50
75
100
125
TEMPERATURE (°C)
–20
08056-008
25
25
50
图11. 输入偏置电流与温度的关系
400
VSY = 1.8V
150
300
100
200
50
100
0
–50
VSY = 5V
0
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
VCM (V)
–400
0
10,000
OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV)
1000
100
10
1
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
0.01
0.1
1
LOAD CURRENT (mA)
10
08056-010
0.01
0.001
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
图15. 输入偏置电流与共模电压和温度的关系
VSY = 1.8V
0.1
1.0
VCM (V)
图12. 输入偏置电流与共模电压和温度的关系
10,000
0.5
08056-012
0.3
–300
VSY = 5V
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
0.01
0.1
1
10
LOAD CURRENT (mA)
图16. 供电轨输出电压(VOH )与负载电流和温度的关系
图13. 供电轨输出电压(VOH )与负载电流和温度的关系
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100
08056-013
0
IB+, 25°C
IB–, 25°C
IB+, 85°C
IB–, 85°C
IB+, 125°C
IB–, 125°C
–200
08056-009
–150
OUTPUT VOLTAGE (VOH) TO SUPPLY RAIL (mV)
125
–100
IB+, 25°C
IB–, 25°C
IB+, 85°C
IB–, 85°C
IB+, 125°C
IB–, 125°C
–100
–200
100
图14. 输入偏置电流与温度的关系
IB (pA)
IB (pA)
200
75
TEMPERATURE (°C)
08056-011
IB (pA)
IB (pA)
60
–20
IB+
80
ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
10,000
1000
100
10
1
0.1
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
0.01
0.001
0.01
0.1
1
10
100
LOAD CURRENT (mA)
1000
100
10
1
–40°C
+25°C
+85°C
+125°C
0.1
0.01
0.001
0.01
0.1
1
10
100
LOAD CURRENT (mA)
图17. 供电轨输出电压(VOL )与负载电流和温度的关系
图20. 供电轨输出电压(VOL )与负载电流和温度的关系
5000
1800
OUTPUT VOLTAGE [VOH] (mV)
1798
1797
RL = 100kΩ
4998
RL = 100kΩ
1799
OUTPUT VOLTAGE [VOH] (mV)
VSY = 5V
08056-017
OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV)
VSY = 1.8V
08056-014
OUTPUT VOLTAGE (VOL) TO SUPPLY RAIL (mV)
10,000
RL = 10kΩ
1796
4996
4994
4992
RL = 10kΩ
4990
4988
4986
1795
–10
5
20
35
50
65
80
95
110
125
TEMPERATURE (°C)
14
OUTPUT VOLTAGE [VOL] (mV)
12
10
8
6
RL = 10kΩ
2
–10
5
20
35
50
65
80
95
TEMPERATURE (°C)
65
80
95
110
125
110
125
10
RL = 10kΩ
8
6
4
2
–25
50
VSY = 5V
VCM = VSY/2
RL = 100kΩ
RL = 100kΩ
110
125
08056-016
OUTPUT VOLTAGE [VOL] (mV)
12
0
–40
35
图21. 输出电压(VOH )与温度的关系
VSY = 1.8V
VCM = VSY/2
4
20
TEMPERATURE (°C)
图18. 输出电压(VOH )与温度的关系
14
5
08056-018
–25
VSY = 5V
VCM = VSY/2
4982
–40 –25 –10
08056-015
1794
–40
08056-019
4984
VSY = 1.8V
VCM = VSY/2
图19. 输出电压(VOL )与温度的关系
0
–40
–25
–10
5
20
35
50
65
80
95
TEMPERATURE (°C)
图22. 输出电压(VOL )与温度的关系
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ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
30
30
ADA4051-2
ADA4051-1
25
TOTAL SUPPLY CURRENT (µA)
15
10
5
20
15
10
ADA4051-2,
ADA4051-2,
ADA4051-1,
ADA4051-1,
5
VCM = VSY/2
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
SUPPLY VOLTAGE (V)
0
–40
90
40
45
0
0
80
PHASE
45
GAIN
0
0
–90
–135
–60
100
08056-022
1M
135
90
1k
10k
100k
1M
–135
FREQUENCY (Hz)
图27. 开环增益和相位与频率的关系
50
VSY = 5V
RL = 10kΩ
CL = 50pF
40
30
CLOSED-LOOP GAIN (dB)
30
125
180
20
VSY = 1.8V
RL = 10kΩ
CL = 50pF
40
110
VSY = 5V
CL= 100pF
图24. 开环增益和相位与频率的关系
50
95
–40
FREQUENCY (Hz)
20
10
0
–10
–20
20
10
0
–10
–20
–30
–30
G=1
G = 10
G = 100
–40
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
1M
–50
100
08056-061
–50
100
65
–90
–40
–40
50
–45
–45
100k
35
–20
–20
10k
OPEN-LOOP GAIN (dB)
60
PHASE (Degrees)
PHASE
135
GAIN
CLOSED-LOOP GAIN (dB)
OPEN-LOOP GAIN (dB)
40
1k
20
80
180
VSY = 1.8V
CL= 100pF
–60
100
5
图26. 总电源电流与温度的关系
80
20
–10
TEMPERATURE (°C)
图23. 总电源电流与电源电压的关系
60
–25
PHASE (Degrees)
0.5
08056-025
0
08056-020
0
1.8V
5V
1.8V
5V
08056-023
20
G=1
G = 10
G = 100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
图28. 闭环增益与频率的关系
图25. 闭环增益与频率的关系
Rev. B | Page 9 of 20
1M
08056-062
TOTAL SUPPLY CURRENT (µA)
25
VCM = VSY/2
ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
10k
VSY = 1.8V
1k
1k
100
100
ZOUT ( )
10
1
VSY = 5V
10
1
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
0.1
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
图29. 输出阻抗与频率的关系
图32. 输出阻抗与频率的关系
110
110
VSY = 5V
100
90
90
CMRR (dB)
100
80
70
80
70
60
60
50
50
40
10
100
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
40
10
08056-027
CMRR (dB)
VSY = 1.8V
100k
120
VSY = 1.8V
100
80
80
PSRR (dB)
100
60
PSRR+
40
1M
VSY = 5V
60
PSRR+
40
20
20
PSRR–
0
100
10k
图33. CMRR与频率的关系
1k
10k
PSRR–
100k
FREQUENCY (Hz)
1M
08056-028
PSRR (dB)
1k
FREQUENCY (Hz)
图30. CMRR与频率的关系
120
100
08056-030
10k
08056-026
0.1
1k
G = −1
G = −10
G = −100
08056-029
G = −1
G = −10
G = −100
图31. PSRR与频率的关系
0
100
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
图34. PSRR与频率的关系
Rev. B | Page 10 of 20
1M
08056-031
ZOUT ( )
10k
ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
VSY = ±2.5V
VIN = 50mV p-p
RL = 10kΩ
CL= 50pF
50
40
OVERSHOOT (%)
30
20
40
−OVERSHOOT
30
20
−OVERSHOOT
+OVERSHOOT
+OVERSHOOT
10
0
10
08056-032
0
10
100
LOAD CAPACITANCE (pF)
100
LOAD CAPACITANCE (pF)
图35. 小信号过冲与负载电容的关系
图38. 小信号过冲与负载电容的关系
VSY = 1.8V
RL = 10kΩ
CL = 100pF
G=1
VIN = 1.5V p-p
VOLTAGE (1V/DIV)
VSY = 5V
RL = 10kΩ
CL = 100pF
G=1
VIN = 4V p-p
08056-033
VOLTAGE (500mV/DIV)
08056-035
10
TIME (100µs/DIV)
08056-036
OVERSHOOT (%)
50
60
VSY = ±0.9V
VIN = 50mV p-p
RL = 10kΩ
CL= 50pF
TIME (100µs/DIV)
图39. 大信号瞬态响应
图36. 大信号瞬态响应
VSY = 5V
RL = 10kΩ
CL = 100pF
G=1
VIN = 50mV p-p
TIME (100µs/DIV)
08056-034
VOLTAGE (10mV/DIV)
VOLTAGE (10mV/DIV)
VSY = 1.8V
RL = 10kΩ
CL = 100pF
G=1
VIN = 50mV p-p
TIME (100µs/DIV)
图37. 小信号瞬态响应
图40. 小信号瞬态响应
Rev. B | Page 11 of 20
08056-037
60
ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
VSY = 5V
INPUT VOLTAGE NOISE (0.5µV/DIV)
TIME (4s/DIV)
TIME (4s/DIV)
图41. 0.1 Hz至10 Hz输入电压噪声
图44. 0.1 Hz至10 Hz输入电压噪声
1k
100
10
100
1k
10k
FREQUENCY (Hz)
100
10
1
10
INPUT VOLTAGE
0.5
OUTPUT VOLTAGE
0
–0.5
INPUT VOLTAGE (100mV/DIV)
0.05
VSY = ±2.5V
G = –10
0.3
OUTPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
0.2
0.1
INPUT VOLTAGE
0
OUTPUT VOLTAGE
–0.1
TIME (40µs/DIV)
–1.5
1
0
–1
–1.0
–2
08056-040
INPUT VOLTAGE (50mV/DIV)
0.4
VSY = ±0.9V
G = –10
–0.05
10k
图45. 电压噪声密度与频率的关系
0.15
0
1k
FREQUENCY (Hz)
图42. 电压噪声密度与频率的关系
0.10
100
OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV)
1
10
VSY = 5V
08056-042
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz)
VSY = 1.8V
08056-039
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz)
1k
08056-041
1.96µV p-p
08056-038
1.94µV p-p
图43. 正过载恢复时间
TIME (40µs/DIV)
图46. 正过载恢复时间
Rev. B | Page 12 of 20
–3
08056-043
INPUT VOLTAGE NOISE (0.5µV/DIV)
VSY = 1.8V
ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
0.05
0.1
1.5
–0.15
1.0
0.5
OUTPUT VOLTAGE
–0.1
–0.2
4
–0.3
3
–0.4
2
1
OUTPUT VOLTAGE
0
–0.5
TIME (40µs/DIV)
图50. 负过载恢复时间
ERROR
BAND
VSY = ±2.5V
VIN = 1V p-p
RL = 10kΩ
CL = 100pF
TIME (40µs/DIV)
–5
TIME (40µs/DIV)
–5
VSY = ±0.9V
VIN = 1V p-p
RL = 10kΩ
CL = 100pF
图49. 0.1%负建立时间
INPUT VOLTAGE
5
OUTPUT VOLTAGE
ERROR
BAND
–5
VSY = ±2.5V
VIN = 1V p-p
RL = 10kΩ
CL = 100pF
TIME (40µs/DIV)
图52. 0.1%负建立时间
Rev. B | Page 13 of 20
0
08056-049
0
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
5
OUTPUT VOLTAGE
08056-046
INPUT VOLTAGE
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
图51. 0.1%正建立时间
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
图48. 0.1%正建立时间
TIME (40µs/DIV)
0
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
–5
5
OUTPUT VOLTAGE
08056-048
VSY = ±0.9V
VIN = 1V p-p
RL = 10kΩ
CL = 100pF
0
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
5
OUTPUT VOLTAGE
OUTPUT VOLTAGE (5mV/DIV)
INPUT VOLTAGE
08056-045
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
INPUT VOLTAGE
ERROR
BAND
–1
TIME (40µs/DIV)
图47. 负过载恢复时间
ERROR
BAND
0
VSY = ±2.5V
G = –10
08056-044
VSY = ±0.9V
G = –10
INPUT VOLTAGE
OUTPUT VOLTAGE (1V/DIV)
–0.10
INPUT VOLTAGE (100mV/DIV)
OUTPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
0
–0.05
INPUT VOLTAGE (500mV/DIV)
INPUT VOLTAGE (50mV/DIV)
0
08056-047
INPUT VOLTAGE
ADA4051-1/ADA4051-2
除非另有说明，TA = 25°C。
–100
VIN = 0.5V
VIN = 1V
VIN = 1.7V
1kΩ
CHANNEL SEPARATION (dB)
–110
–120
–130
–140
VSY = 1.8V
G = –100
RL= 10kΩ
CL= 50pF
200
2k
20k
FREQUENCY (Hz)
–110
–120
–130
–140
VSY = 5V
G = –100
RL= 10kΩ
CL = 50pF
–150
20
200
1.5
5
OUTPUT SWING (V)
6
1.2
0.9
0.6
4
3
2
VSY = 1.8V
VIN = 1.7V
G=1
RL= 10kΩ
CL = 50pF
1
10k
100k
VSY = 5V
VIN = 4.9V
G=1
RL= 10kΩ
CL = 50pF
0
100
08056-051
1k
FREQUENCY (Hz)
1k
10k
100k
FREQUENCY (Hz)
图57. 输出摆幅与频率的关系
图54. 输出摆幅与频率的关系
VSY = ±2.5V
G=1
RL= NO LOAD
CL = NO LOAD
VOLTAGE (1V/DIV)
VSY = ±0.9V
G=1
RL= NO LOAD
CL = NO LOAD
VOUT
VOUT
VIN
VIN
TIME (200µs/DIV)
08056-052
VOLTAGE (500mV/DIV)
OUTPUT SWING (V)
1.8
0
100
20k
图56. 通道隔离与频率的关系
图53. 通道隔离与频率的关系
0.3
2k
FREQUENCY (Hz)
TIME (200µs/DIV)
图58. 无相位反转
图55. 无相位反转
Rev. B | Page 14 of 20
08056-055
–150
20
VIN = 1V
VIN = 3V
VIN = 4.99V
100kΩ
08056-050
CHANNEL SEPARATION (dB)
1kΩ
08056-053
100kΩ
08056-054
–100
ADA4051-1/ADA4051-2
工作原理
ADA4051-1/ADA4051-2是微功耗斩波运算放大器，采用正
在申请专利的新型技术，能够抑制斩波放大器中的失调相
关纹波。该技术不是在交流域对纹波进行滤波，而是在直
CHOP2
Gm1
CHOP1
Gm2
+IN
C2
Gm3
OUT
–IN
流域消除放大器的初始失调，从而防止总输出中出现纹
C1
C3
波。
Gm5
自稳零和斩波是高精度CMOS放大器为实现低失调、低失
NF CHOP3 Gm4
Gm6 (= Gm1)
08056-060
调漂移和零1/f噪声而广泛使用的两种技术。每种技术都有
其优点和缺点。采用自稳零技术时，采样会引入混叠，导
图59. ADA4051-1/ADA4051-2斩波放大器框图
致带内噪声增加。而斩波会将放大器相关的初始失调调制
到斩波频率，从而产生失调相关的纹波。
电压噪声密度等于以Gm1为主的热噪底，它在DC到斩波
为了实现最佳的噪声与功耗平衡，设计低失调放大器最好
频率范围内基本上是平坦的，因为CHOP1和CHOP2能够
使用斩波技术，因为它不会提高带内噪声。失调相关的纹
消除Gm1产生的1/f噪声，并且ACFB不会贡献任何额外噪
波最好在斩波放大器内部进行抑制，否则将需要通过额外
声。虽然ACFB能够抑制斩波相关的纹波，但还剩下电压
的片外后置滤波器来消除。
纹波。为了将剩余纹波进一步抑制到所需的水平，建议在
图59显示斩波型放大器ADA4051-1/ADA4051-2的功能框
放大器的输出端使用一个后置滤波器。
图，它采用一个称为自动校正反馈(ACFB)的本地反馈环
剩余电压纹波有两个来源。第一个来源是与Gm1的初始失
路。主信号路径包括输入斩波开关网络CHOP1、第一跨导
调相关的残余纹波。它与初始失调的幅度成比例，并且产
放大器Gm1、输出斩波开关网络CHOP2、第二跨导放大器
生一个斩波频率(fCHOP)的频谱。当放大器配置为单位增益
Gm2和第三跨导放大器Gm3。CHOP1和CHOP2工作在40
kHz的斩波频率，将来自Gm1的初始失调和1/f噪声调制到
斩波频率。ACFB中的第四跨导放大器Gm4检测CHOP2输
出端的调制纹波（由Gm1的初始失调电压引起）。然后，
第 三 个 斩 波 开 关 网 络 CHOP3将 该 纹 波 解 调 到 直 流 域 ，
CHOP3的斩波时钟与CHOP1和CHOP2相同。最后，调零
缓冲器时，此纹波的典型值为4.9 μV rms，最大值为34.7 μV
rms。第二个来源是高频输入信号与斩波频率的交调。这
种纹波取决于输入频率(fIN)，产生以下频率的频谱：斩波
频率与输入频率之差的频率(fCHOP − fIN)以及斩波频率与输
入频率之和的频率(fCHOP + fIN)。不同输入频率的纹波幅度
如图60所示。
跨导放大器Gm5消除Gm1输出端的任何直流成分，否则，
500
纹波，但不会干扰总输出中的有用输入信号。有用的输入
直 流 信 号 作 为 直 流 信 号 出 现 在 CHOP2输 出 端 。 然 后 ，
CHOP3将初始失调调制到斩波频率，NF将其滤除。因
此，初始失调不会产生任何反馈，不会干扰有用的输入信
号。NF与斩波时钟同步，以便滤除调制分量。这样，
CHOP3和NF共同滤除Gm5的失调，从而能够精确检测
CHOP2输出端的纹波。
导，以免产生极点-零点二联效应。这种设计可防止ACFB
300
200
100
0
高直流增益路径并联一个正馈跨导放大器Gm6，以便旁路
ACFB在斩波频率引入的相移。Gm6与Gm1具有相同的跨
400
0
1
2
3
4
5
6
7
INPUT FREQUENCY (kHz)
8
9
10
08056-063
开关电容陷波滤波器(NF)有选择地抑制不需要的失调相关
MODULATED OUTPUT RIPPLE (µV rms)
它会作为纹波出现在总输出中。
图60. ADA4051-1/ADA4051-2调制输出纹波与输入频率的关系
造成整体反馈环路不稳定。
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ADA4051-1/ADA4051-2
ADA4051-1/ADA4051-2专门针对要求在DC到10 Hz带宽内
ADA4051-1/ADA4051-2还内置用来保护输入级免受高差
具有高精度和稳定性能的精密信号调理应用而设计。
分电压影响的电路。该电路包括与各输入端串联的内部
ADA4051-1/ADA4051-2斩波放大器的主要特性总结如下：
1.33 kΩ电阻，以及其后的背靠背二极管连接的N-MOSFET
•
显著抑制失调相关的纹波
(对于0 V VCM，VT典型值为0.7 V)。在正常负反馈工作条件
•
只要输入频率远低于斩波频率，就不会影响有用的输
下，ADA4051-1/ADA4051-2放大器会校正输出，以确保
入信号，如图60所示
两个输入端的电压是相同的。然而，如果将器件配置为比
较器或者出现异常工作条件，可能会迫使两个输入电压变
•
与常规斩波放大器一样的低失调
成差分电位，导致过大电流流过内部二极管连接的
•
不会引入过大的噪声
N-MOSFET。
斩波放大器ADA4051-1/ADA4051-2提供轨到轨输入范围，
电源电压范围为1.8 V至5.5 V，功耗为20 μA，可工作在−
虽然ADA4051-1/ADA4051-2是轨到轨输入放大器，但是
仍应注意确保输入之间的电位差不超过±VSY，以免造成器
40°C至+125°C的扩展工业温度范围。配置为单位增益稳定
件永久损坏。
放大器时，增益带宽为125 kHz，可驱动高达100 pF的容性
输出相位反转
负载。
如果超出输入共模电压范围，其它放大器可能会发生输出
输入电压范围
反相现象，而ADA4051-1/ADA4051-2放大器则不同，只要
ADA4051-1/ADA4051-2内置ESD保护二极管。这些二极管
连接在输入端和各供电轨之间，以保护输入MOSFET免遭
两个输入保持在电源电压上下0.3 V (±VSY± 0.3 V)的范围
内，就不会发生输出反相。
放电损坏。正常工作期间，二极管反向偏置，在任一输入
当共模电压超出共模范围时，其它放大器的输出可能会跳
端施加高于电源电压约0.3 V的电压(±VSY ± 0.3 V)不会造成
到反方向的供电轨。这通常发生在放大器的一个内部级不
器件永久损坏。
再具有足够的偏置电压而关闭的时候。
如果任一输入端的电压超过一个供电轨0.3 V以上，这些ESD
然而，如果ADA4051-1/ADA4051-2的一个或两个输入超出
二极管将变成正偏，大量电流开始流过其中。如果不限制
输入电压范围，但仍然在±VSY ± 0.3 V范围内，则内部环路
电流，这种过大的电流会造成器件永久损坏。当预期输入
开路，输出仍然处于饱和模式，不会反相，直到输入电压
端会出现过压状况时，应在各输入端串联一个电阻，将输
回到输入电压范围限值以内，如图55和图58所示。
入电流限制在10 mA以下。
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ADA4051-1/ADA4051-2
外形尺寸
3.00
2.90
2.80
5
1.70
1.60
1.50
4
1
2
3.00
2.80
2.60
3
0.95 BSC
1.90
BSC
1.45 MAX
0.95 MIN
0.15 MAX
0.05 MIN
0.20 MAX
0.08 MIN
10°
5°
0°
SEATING
PLANE
0.50 MAX
0.35 MIN
0.20
BSC
0.55
0.45
0.35
121608-A
1.30
1.15
0.90
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-178-AA
图61. 5引脚小型晶体管封装[SOT-23]
(RJ-5)
图示尺寸单位：mm
2.20
2.00
1.80
1.35
1.25
1.15
5
1
4
2
3
2.40
2.10
1.80
0.65 BSC
0.10 MAX
COPLANARITY
0.10
1.10
0.80
0.30
0.15
SEATING
PLANE
0.40
0.10
0.22
0.08
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-203-AA
图62. 5引脚超薄紧缩小型晶体管封装[SC-70]
(KS-5)
图示尺寸单位：mm
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0.46
0.36
0.26
072809-A
1.00
0.90
0.70
ADA4051-1/ADA4051-2
3.20
3.00
2.80
8
3.20
3.00
2.80
1
5.15
4.90
4.65
5
4
PIN 1
IDENTIFIER
0.65 BSC
0.95
0.85
0.75
15° MAX
1.10 MAX
0.80
0.55
0.40
0.23
0.09
6°
0°
0.40
0.25
100709-B
0.15
0.05
COPLANARITY
0.10
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA
图63. 8引脚超小型封装[MSOP]
(RM-8)
图示尺寸单位：mm
0.60 MAX
5
PIN 1
INDICATOR
TOP
VIEW
2.95
2.75 SQ
2.55
8
12° MAX
(BOTTOM VIEW)
0.50
0.40
0.30
0.70 MAX
0.65 TYP
0.05 MAX
0.01 NOM
0.30
0.23
0.18
SEATING
PLANE
0.20 REF
1.60
1.45
1.30
EXPOSED
PAD
4
0.90 MAX
0.85 NOM
0.50
BSC
0.60 MAX
1
1.89
1.74
1.59
PIN 1
INDICATOR
FOR PROPER CONNECTION OF
THE EXPOSED PAD, REFER TO
THE PIN CONFIGURATION AND
FUNCTION DESCRIPTIONS
SECTION OF THIS DATA SHEET.
090308-B
3.25
3.00 SQ
2.75
图64. 8引脚LFCSP_VD封装[引脚架构芯片级]
3 mm x 3 mm，超薄体，双列引脚
(CP-8-2)
图示尺寸单位：mm
订购指南
型号 1
ADA4051-1ARJZ-R2
ADA4051-1ARJZ-R7
ADA4051-1ARJZ-RL
ADA4051-1AKSZ-R2
ADA4051-1AKSZ-R7
ADA4051-1AKSZ-RL
ADA4051-2ACPZ-R2
ADA4051-2ACPZ-R7
ADA4051-2ACPZ-RL
ADA4051-2ARMZ
ADA4051-2ARMZ-R7
ADA4051-2ARMZ-RL
1
温度范围
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
−40°C 至 +125°C
封装描述
5引脚 SOT-23
5引脚 SOT-23
5引脚 SOT-23
5引脚 SC-70
5引脚 SC-70
5引脚 SC-70
8引脚 LFCSP_VD
8引脚 LFCSP_VD
8引脚 LFCSP_VD
8引脚 MSOP
8引脚 MSOP
8引脚 MSOP
符合RoHS标准的器件。
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封装选项
RJ-5
RJ-5
RJ-5
KS-5
KS-5
KS-5
CP-8-2
CP-8-2
CP-8-2
RM-8
RM-8
RM-8
标识
A0U
A0U
A0U
A0U
A0U
A0U
A2M
A2M
A2M
A2M
A2M
A2M
ADA4051-1/ADA4051-2
注释
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ADA4051-1/ADA4051-2
注释
©2009–2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
D08056-0-1/10(B)
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