0 引言 AD8656／AD8655是一種電壓反饋、軌一軌輸入輸出的精密CMOS放大器。AD8656是AD8655的雙放大器版本，它們采用+2.7～+5.5 V低電源電壓供電，并具有很好的低噪聲性能，因此非常適用于各種工業、通信、消費類和醫學設備。由于AD8656／AD8655采用了ADI公司的DigiTrim封裝內數字微調技術，因此無需依靠系統調節便可達到高精度的要求。AD8656／AD8655具有低失真和快速建立時間等特性，能驅動諸如AD7685這樣的高精度模數轉換器，以滿足工業和儀器儀表（比如數據采集和測試設備系統）應用中的高精度需要。AD8656／AD8655在很多音頻設備中都能發揮其性能優勢（比如話筒前置放大和混合音響等）。該放大器的低噪聲、低失真和高輸出電流能力能減弱系統噪聲，保證音頻的保真度，從而改善音頻設備的性能。AD8656／AD8655的高精度和軌一軌輸入輸出特點特別適合應用在數據采集、工程控制和PLL濾波器中。 1 AD8656／AD8655的特點和功能 AD8656／AD8655具有以下主要特點： ◇低燥聲：10 kHz處可提供的低電壓噪聲譜密度； ◇低失調電壓：滿共模電壓（VCM）范圍內可提供250μV的精密失調電壓最大值； ◇失調電壓漂移典型值為0.4 μV／℃，最大值為2.3μV／℃； ◇帶寬為28 MHz； ◇具有滿電源擺幅（R-R）輸入和輸出能力； ◇工作電壓為+2.7～+5.5 V； ◇溫度范圍為-40℃～+125℃。 AD8656／AD8655的引腳排列如圖1所示，其管腳功能見表1所列。 2 AD8656／AD8655的工作原理 AD8656／AD8655是一種精密CMOS放大器，可采用+2.7～+5.5 V低電源電壓供電。該放大器運用了AD公司的DigiTrim技術，故可達到很高的精度水平。DigiTrim是一種封裝內數字微調技術，這種封裝內數字微調的優點是能校正流水線生產過程中的機械應力產生的偏移電壓。 AD8656／AD8655采用常規引腳排列方式，能夠很方便地替代以往的同類放大器。該放大器的輸入級是真正的軌一軌結構，這一結構使該放大器的輸入共模電壓范圍可達到、甚至超出了正、負供電電源的范圍。AD8656／AD8655在負載為10kΩ時的標準開環增益是110 dB。 3 外部電路 3.1 輸入過壓保護 AD8656／AD8655內含保護回路，可在每個放大器的輸入端電壓高于規定值0.3 V以上時應用電阻進行限流，以保證輸入電流不超過5 mA。 　　AD8656／AD8655具有極低的輸入偏置電流，可以使用較大的電阻在輸入端得到更高的電壓。但使用大電阻會增加放大器總的輸出電壓噪聲。比如，在室溫環境中，一個10 kΩ的電阻可能會產生的熱噪聲和10 nV的誤差電壓。 3.2 輸入電容 除了適當的旁路和接地外，高速放大器對地和輸入端之間的分布電容的變化也很敏感。在接有阻抗反饋的電路中，電路中的電容（包括電源電容，輸入引腳的吸收電容和放大器輸入電容）會使電路產生噪聲增益，這時可以用電容與電阻的并聯電路來保持系統的穩定性。在利用反饋電容抑制二階系統諧振峰峰值的大小時，電路的噪聲增益是由高頻信號的頻率和頻響尖峰決定的。輸入高頻信號時，幾皮法大小的電容接在輸入端就會導致輸入阻抗減小，并使放大器增益增大，從而引起電路產生自激振蕩。因此，使用AD8656／AD8655時，為了減小附加極點。保證系統的穩定性，應從輸出端直接引入反饋到輸入端，并選用大于200 pF的容性負載。 3.3 驅動電容負載 雖然AD8656／AD8655能夠驅動大到500 pF的電容而不產生振蕩。但當輸入信號頻率大于100kHz時，它會產生振鈴。尤其是在單位增益放大的情況下，最容易產生振鈴。因此，當需要使用較大電容時，推薦使用外部補償的方法來減小過沖，以把振鈴降到最低，從而改善AD8656／AD8655驅動較大容性負載時的穩定性，其補償電路如圖2所示。設計時可以用普通的RC網絡來組成一種簡單的補償電路。合適地運用這一電路不但可以保持輸出信號的振幅，穩定放大器的增益，還可以減弱不止30％的過沖，并可以清除振鈴。但是，需要注意地是，使用補償電路并不能彌補由大容性負載引起的帶寬變窄。 3.4 諧波誤差和共模電壓 當AD8656／AD8655的負載為l kΩ時，其總諧波失真低于0.0007％。這一失真是電路結構、供電電壓、版面布局和其它諸因素共同引起的。圖3所示是一種諧波誤差測試電路。 4 應用電路 4.1 D／A轉換器的輸出運放電路 圖4是用AD8656組成的四象限乘法電路。該電路中，模數轉換器AD5544的輸出電流通過一片AD8656來實現兩級放大，從而減少了制版面積。電路中的基準電壓源AD588可提供10 V基準電壓。以用于補償運放的輸入偏置。兩級放大電路的總增益為2，其輸出電壓VOUT可達到20 V（-10～+10 V）。整個電路具有四象限乘法功能。 4.2 膜片鉗放大器的探頭放大電路 AD8656／AD8655的一系列特性使它能夠在微小信號檢測中發揮其獨有的優勢。膜片鉗技術是記錄通過離子通道的離子電流來反映細胞膜上單一的（或多數的）離子通道分子活動的技術。其原理圖如圖5所示。 該細胞膜離子通道電流只有pA級，所以只有采用像AD8656／AD8655這樣高精度、低功耗、低電源電壓供電、具有極低偏置電流以及極小失調電壓的放大器，才能保證檢測的真正實現。圖6是以AD8655為例的應用電路。該電路用AD8655作為膜片鉗放大器的探頭放大器來對細胞膜離子通道電流進行監測。并通過R1、R2、R3組成的星形網絡（相當于圖4中的Rf）作為反饋電阻來實現電流信號的放大，這要比使用單純的一個GΩ量級的反饋電阻要好。在放大倍數與單個GΩ量級反饋電阻相當的情況下，該電路中的R3只要20MΩ即可。這樣，該電路可以在不損失放大倍數的前提下大大減少電阻的熱噪聲。