高精度運(yùn)算放大器AD8638/AD8639：設(shè)計與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計領(lǐng)域，運(yùn)算放大器是不可或缺的基礎(chǔ)元件。今天要給大家詳細(xì)介紹的是Analog Devices推出的AD8638/AD8639，這兩款單通道和雙通道寬頻帶自動穩(wěn)零放大器，具備軌到軌輸出擺幅和低噪聲等特性，在眾多高精度應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色。

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特性亮點(diǎn)

高精度參數(shù)

AD8638/AD8639的低失調(diào)電壓特性十分突出，典型值僅為3μV，最大值為9μV；失調(diào)電壓漂移極低，除SOT - 23封裝外，漂移為0.01 - 0.06μV/°C，SOT - 23封裝的漂移為0.04 - 0.15μV/°C。如此低的失調(diào)和漂移，使得放大器在寬溫度范圍（-40°C至+125°C）內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的性能，非常適合對誤差源敏感的應(yīng)用。

高增益與高共模抑制比

其典型的大信號電壓增益可達(dá)136dB，共模抑制比（CMRR）典型值為133dB，電源抑制比（PSRR）典型值為143dB。這些參數(shù)保證了放大器在處理信號時能夠有效抑制共模干擾和電源波動帶來的影響，提高了信號處理的準(zhǔn)確性。

低輸入偏置電流與低功耗

輸入偏置電流最大值僅為40pA，這有助于減少因偏置電流引入的誤差。同時，每放大器的最大電源電流為1.3mA，實(shí)現(xiàn)了低功耗設(shè)計，適合對功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景。

軌到軌輸出擺幅

軌到軌輸出特性使得放大器能夠充分利用電源電壓范圍，提供接近電源軌的輸出信號，從而最大化信噪比（SNR），這在許多系統(tǒng)中具有重要意義。

工作原理

AD8638/AD8639采用了專利的自動穩(wěn)零拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種獨(dú)特的設(shè)計使得放大器在寬溫度范圍和整個工作壽命內(nèi)都能保持低失調(diào)電壓。與傳統(tǒng)的自動穩(wěn)零或斬波技術(shù)不同，它結(jié)合了自動穩(wěn)零和斬波兩種方式，采用專利的乒乓式排列，在降低低頻噪聲的同時，減少了斬波和自動穩(wěn)零頻率處的噪聲能量，無需額外濾波即可為大多數(shù)應(yīng)用提供高信噪比。其相對較高的15kHz時鐘頻率，簡化了濾波器的設(shè)計要求。

應(yīng)用場景

傳感器信號放大

在壓力和位置傳感器、應(yīng)變計放大器等應(yīng)用中，AD8638/AD8639的低失調(diào)、低漂移和低噪聲特性能夠有效減少測量誤差，提高傳感器的測量精度。例如，在紅外傳感器應(yīng)用中，它可以作為熱堆前置放大器，將微弱的傳感器信號放大到合適的電平，滿足高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換的需求。

醫(yī)療儀器

醫(yī)療設(shè)備對精度和穩(wěn)定性要求極高，AD8638/AD8639在寬溫度范圍內(nèi)的近乎零漂移特性，使其非常適合用于醫(yī)療儀器，如心電圖機(jī)、血壓計等，能夠確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

高精度電流檢測

在精密電流分流傳感器應(yīng)用中，AD8638/AD8639的低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流特性，能夠在測量低電流時保持高精度。同時，其高共模抑制比和電源抑制比有助于提高整個電路的準(zhǔn)確性。

高精度DAC輸出放大

作為16位高精度DAC的輸出放大器，AD8638/AD8639的低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流能夠消除輸出失調(diào)調(diào)整的需求，軌到軌輸出特性提供了幾乎無誤差的滿量程輸出，高輸入阻抗則最小化了增益誤差。

電氣特性

不同電源電壓下的性能

文檔中詳細(xì)給出了AD8638/AD8639在5V和16V電源電壓下的電氣特性參數(shù)，包括輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、共模抑制比、大信號電壓增益等。這些參數(shù)在不同溫度范圍（-40°C至+125°C）下的變化情況也有明確說明，為工程師在不同應(yīng)用場景下的設(shè)計提供了重要參考。

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于正確使用和保護(hù)器件至關(guān)重要。AD8638/AD8639的絕對最大額定值包括電源電壓、輸入電壓、輸入電流、差分輸入電壓等，使用時應(yīng)確保不超過這些額定值，以免造成器件損壞。

封裝與訂購信息

AD8638提供5引腳SOT - 23和8引腳SOIC_N封裝，AD8639則有8引腳MSOP、8引腳SOIC_N和8引腳LFCSP_WD封裝可供選擇。訂購指南中詳細(xì)列出了不同型號、溫度范圍、封裝類型和品牌標(biāo)識等信息，方便工程師根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。此外，AD8639W型號經(jīng)過特殊制造控制，可滿足汽車應(yīng)用的質(zhì)量和可靠性要求，但設(shè)計時需仔細(xì)查看規(guī)格參數(shù)。

注意事項(xiàng)

輸入電壓范圍

AD8638/AD8639并非軌到軌輸入放大器，使用時需確保輸入電壓不超過規(guī)定范圍，否則可能導(dǎo)致ESD保護(hù)二極管正向?qū)?，造成過大電流，損壞器件。在輸入可能出現(xiàn)過壓的情況下，應(yīng)插入適當(dāng)?shù)拇?lián)電阻來限制二極管電流。

輸出相位反轉(zhuǎn)

當(dāng)輸入共模電壓超出范圍時，部分放大器可能會出現(xiàn)輸出相位反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。AD8638/AD8639經(jīng)過精心設(shè)計，只要輸入電壓保持在規(guī)定范圍內(nèi)，就能避免輸出相位反轉(zhuǎn)。但為安全起見，輸入電壓應(yīng)至少低于正電源2V。

過載恢復(fù)時間

與許多自動穩(wěn)零放大器相比，AD8638/AD8639的過載恢復(fù)時間極短，小于50μs。這得益于其在輸出飽和后內(nèi)部能夠在兩個時鐘周期內(nèi)完成穩(wěn)定，在驅(qū)動可能注入瞬態(tài)信號的負(fù)載時表現(xiàn)出色。

AD8638/AD8639以其高精度、低噪聲、低功耗等特性，為電子工程師在高精度信號處理領(lǐng)域提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計需求，合理選擇封裝類型和工作條件，同時注意輸入電壓范圍、輸出相位反轉(zhuǎn)等問題，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。