了解AD711-精密、低成本、高速、BiFET运算放大器

垩摄冷光源

特征
●LF411和TL081的增强型替代品
●交流性能
●在10毫秒内稳定到6001%
●比较小转换速率为16Vms（AD711J）
●3MHz比较小单位增益带宽（AD711J）
●直流性能
●比较大偏移电压为025mV：（AD711C）
●3mV8C比较大漂移：（AD711C）
●200VmV比较小开环增益（AD711K）
●比较大4mVp-p噪声，01Hz至10Hz（AD711C）
●提供塑料迷你DIP、塑料SO、密封Cerdip和密封金属罐封装
●MIL-STD-883B零件可用
●提供符合EIA-481A标准的磁带和卷轴
●表面安装（SOIC）
●双版本：AD712
●四版本：AD713
产品说明
AD711是一款高速、精密的单片运算放大器，以非常适中的价格提供高性能。其极低的偏移电压和偏移电压漂移是先进的激光晶片修整技术的结果。这些性能势使用户能够轻松升级使用旧精度BiFET的现有，在许多情况下，还可以升级双极运算放大器。
这种运算放大器的卓越交流和直流性能使其适用于有源滤波器应用。AD711的转换速率为16Vμ，稳定时间为1μs至±001%，是12位Da和aD转换器的理想选择，也是高速转换器。稳定时间是任何类似的IC放大器所法比拟的。
出色的噪声性能和低输入电流的结合也使AD711适用于光电二极管道前置放大器。即使在高速单元主缓冲电路中，88dB的共模抑制和400VmV的开环增益也能确保12位性能。
AD711采用标准运算放大器配置，有七个性能等级可供选择。AD711J和AD711K的额定温度范围为0°C至+70°C。AD711A、AD711B和AD711C的额定工作温度范围为-40°C至+85°C。AD711S和AD711T的额定军用温度范围为-40°C至+125°C，可按照MILSTD-883B修订版C进行加工。
可在商业和温度范围内进行扩展可靠性PLUS筛选。PLUS筛查包括168小时的老化测试，以及其他环境和物理测试。AD711有8针塑料迷你DIP、小外形、cerdip、TO-99金属罐或芯片形式。
产品亮点
1AD711以极具竞争力的价格提供了出色的整体性能。
2ADI的先进处理技术和100%测试保证了低输入偏移电压（025mVmax，C级，比较大2mV，J级）。在预热状态下指定输入偏移电压。ADI的激光晶片漂移微调工艺将AD711C上的输入偏移电压漂移比较大降低到3μV°C。
3除了精密的直流性能外，AD711还提供了出色的动态响应。它在1μs内稳定在±001%，并具有100%测试的比较小转换速率16Vμs。因此，该设备非常适合需要卓越交流和直流性能组合的DAC和ADC缓冲器等应用。
4AD711的保证和测试比较大电压为4μVp-p，01至10Hz（AD711C）。
5ADI匹配良好的离子注入JFET确保了比较大25pA（AD711C）的输入偏置电流（在任一输入端）和比较大10pA（AD711C）的输入偏移电流。在预热状态下，输入偏置电流和输入偏移电流都得到了保证。
化沉降时间
大多数双极型高速DA转换器都有电流输出；因此，对于大多数应用，需要外部运算放大器进行电流到电压的转换。转换器运算放大器组合的稳定时间取决于DAC和输出放大器的稳定时间。一个很好的近似值是：

运算放大器DAC缓冲器的稳定时间将随着电路的噪声增益、DAC输出电容以及DAC输出缩放电阻器上的外部补偿电容量而变化。
双极DAC的稳定时间通常为100至500纳秒。以前，传统运算放大器需要比典型的比较先进DAC更长的设置时间；因此，放大器的稳定时间一直是高速电压输出D-to-A函数的主要限制因素。AD711712系列运算放大器的引入及其1μs（至比较终值的±001%）的稳定时间现在允许现大多数现代DAC的全速能力。
除了稳定时间的显著改善外，AD711系列的低偏移电压、低偏移电压漂移和高开环增益确保了在整个工作温度范围内的12位精度。
AD711的出色高速性能如图1的示波器照片所示。测量是使用直接连接到AD711汇接点的低输入电容放大器进行的――两张照片都显示了比较糟糕的情况：满量程输入转换。DAC的4kΩ[10kΩi8kΩ=44kΩ]输出阻抗与10kΩ反馈电阻器一起产生325的运算放大器噪声增益。DAC的电流输出在运算放大器输出端产生10V的阶跃（图1a为0至-10V，图1b为-10V至0V。）
因此，对于理想的运算放大器，稳定到±12LSB（±001%）需要求和结处出现375μV或更低的电压。这意味着输入和输出之间的误差（出现在AD711求和点的电压）必须小于375μV。如图1所示，AD711AD565组合的总稳定时间为12微秒。

运算放大器稳定时间的数学模型
AD711的非常注重化单个电路元件；此外，还进行了仔细的权衡：选择了足够高的增益带宽积（4MHz）和转换速率（20Vμs），以提供非常的稳定时间，但不要太高，以免显著降低相位裕度（从而降低稳定性）。如此，AD711在1μs内稳定在±001%，输出阶跃为10V，同时在作为单位增益跟随器工作时保持驱动100pF负载电容的能力。
如果将运算放大器建模为单位增益交叉频率为ωο2π的理想积分器，则方程1将准确描述图2a电路的小信号行为，该电路由一个运算放大器组成，在双极或CMOSDAC的输出端连接为I-V转换器。如果没有运算放大器的有限转换速率和其他非线性效应，这个方程将完全描述系统的输出。

然后，可以求解Cf的方程式：

在这些方程式中，电容器CX是运算放大器反相端子上的总电容器。在对DACbuffer应用程序建模时，可以直接使用图2a的诺顿等效电路；电容CX是DAC输出的总电容加上运算放大器的输入电容（因为两者是并联的）。

当RO和IO被TheveninN和RIN等效物替换时，就创建了图2b的通用反相放大器。请注意，使用此通用模型时，电容CX要么是模拟简单反相运算放大器时运算放大器的输入电容，要么是模拟DAC缓冲器时DAC输出和运算放大器输入的组合电容。

在任何一种情况下，电容CX都会导致系统从单极响应变为两极响应；这个额外的极点通过在运算放大器输出中引入峰值或振铃来增加饱和时间。由于CX的值可以以合理的精度进行估计，因此可以使用方程2来选择一个小电容器CF，以消除输入极点并化放大器响应。图3是R=4k?的AD711方程2的图形解。

沉降时间夹具的输入由平高脉冲发生器驱动。从A1的假求和节点输出的误差信号被箝位，被A2放大，然后再次箝位。因此，误差信号被箝位两次：首次是为了防止放大器A2过载，第二次是为了避免示波器前置放大器过载。泰克7A26型示波器前置放大器经过精心选择，因为它不会因这些输入电平而过载。放大器A2需要是一个非常高速的FET输入运算放大器；它提供了10的增益，放大了A1的误差信号输出。
保证
AD711BiFET运算放大器的低输入偏置电流（15pA）和低噪声特性使其适用于光电二极管道前置放大器和皮安电流电压转换器等机电应用。在印刷电路板布局和结构中使用如图4所示的保护技术对于比较大限度地减少漏电流至关重要。保护环连接到与输入电平相同的低阻抗电位。高阻抗信号线不应在印刷电路板上延长任何不必要的长度。

DA转换器应用
AD711是CMOSDAC的秀输出放大器。它可用于执行2象限和4象限操作。对于包含许多1的码、包含单个1的3R强制码和包含全零的码，使用反相R-2R梯形的DAC的输出阻抗接近R，输出阻抗为穷大。
例如，AD7545的输出电阻将在11k?和33kT之间调制。因此，DAC的内部反馈电阻为11k?,噪声增益将在2到43之间变化。这种不断变化的噪声增益调制了放大器输入偏移电压的影响，导致非线性DAC放大器性能。
AD711K具有保证的500μV偏移电压，可比较大限度地减少这种影响，现12位性能。图5和6显示了配置用于单极二进制（2象限乘法）或双极（4象限乘法）操作的AD711和AD7545（12位CMOSDAC）。电容器C1提供相位补偿以减少过冲和振铃。

R1和R2校准DAC的零偏移和增益误差。这些电阻器的具体值取决于AD7545的等级。
噪声特性
噪声的随机性，特别是在1f区域，使得很难在际中指定。同时，精密仪器的者需要一定的保证比较大噪声水平，以现其设备的完全精度。
AD711C等级在01至10Hz带宽内的比较大值为40μVp-p。每个AD711C在两个10秒的间隔内接受100%的噪声测试；任何偏移超过40μV的设备都将被拒收。然后将筛选出的批次提交给质量控制部门，以AQL为基础进行验证。所有其他等级的AD711都在AQL基座上进行了样品测试，测试限值为6μVp-p，01至10Hz。
驱动AD转换器的模拟输入
驱动AD转换器模拟输入的运算放大器，如下图所示，必须能够在动态变化的负载条件下保持恒定的输出电压。在逐次逼近变换器中，输入电流与一系列开关试验电流进行比较。比较点是二极管道箝位的，但可能会偏离几百毫伏，导致AD输入电流的高频调制。反馈放大器的输出阻抗被环路增益人为地降低了。在环路增益较低的高频下，放大器输出阻抗可以接近其开环值。由于限流电阻器，大多数IC放大器的比较小开环输出阻抗为25?。

转换器负载变化所反映的几百微安可能会在瞬时输入电压中引入误差。如果AD转换速度不太，放大器的带宽足够，则放大器的输出将在转换器进行比较之前恢复到标称值。然而，许多放大器的带宽相对较窄，从输出瞬态中恢复缓慢。AD711非常适合驱动高速AD转换器，因为它提供了宽带和高开环增益。
驱动大电容负载
下图中的电路采用了一个100?的隔离电阻，使放大器能够驱动超过1500pF的电容性负载；电阻器有效地将高频反馈与负载隔离，并稳定电路。低频反馈通过由100形成的低通滤波器到放大器求和节点?串联电阻器和负载电容CL。

有源滤波器应用
在使用运算放大器的有源滤波器应用中，放大器的直流精度对比较佳滤波器性能至关重要。放大器的偏置电压和偏置电流会导致输出误差。偏移电压将通过滤波器，并可能被放大以产生过大的输出偏移。对于需要大值输入电阻器的低频应用，流过这些电阻器的偏置电流也会产生偏置电压。
此外，在较高频率下，必须仔细考虑运算放大器的动态特性。在这里，转换速率、带宽和开环增益在运算放大器的选择中起着重要作用。旋转必须速且对称，以尽量减少失真。放大器的带宽与滤波器的增益将决定滤波器的频率响应。使用AD711等高性能放大器将比较大限度地减少所有有源滤波器应用中的直流和交流误差。
二阶低通滤波器
下图描述了配置为二阶巴特沃斯低通滤波器的AD711。根据所示值，拐角频率将为20kHz；然而，AD711的宽带允许高达几百千赫的拐角频率。下面显示了组件选择的方程式。

其中C1和C2以法拉为单位。

滤波器的一个重要特性是带外抑制。上图所示的简单20kHz低通滤波器可用于调节被时钟脉冲或采样毛刺污染的信号，这些信号在高频下具有相当大的能量含量。
AD711的低输出阻抗和高带宽使高频馈通比较小化，如下图所示。下图是另一个低成本BiFET运算放大器的迹线，在5MHz时显示馈通增加了17dB。

9极切比切夫滤波器
显示了AD711及其双对应物AD712，作为使用有源频率相关负电阻（FDNR）的9极切比雪夫滤波器。其截止频率为50kHz，抑制效果于90dB，可用作吞吐量为100kHz的12位数据采集系统的抗混叠滤波器。

如上图所示，滤波器由四个FDNR（A、B、C、D）组成，其值分别为49395310C15和59276310C15法拉秒。每个FDNR有源络提供两极响应；总共8个极点。第9极由放大器A2引脚3处的0001μF电容器和124k?电阻器组成。图41描述了正确选择R的每个FDNR的电路。为了现比较佳性能，必须选择0001μF的电容器进行1%或更好的匹配，并且所有电阻器都应具有1%或更高的容差。





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