單路和四路運算放大器AD8614/AD8644

摘要：AD8614/AD8644是高壓、高速、低功耗和大電流軌-軌輸出的單路和四路運算放大器，是一種獨具特色的器件，特點適合于LCD的驅動電路。文章介紹了AD8614/AD8644的性能特點和應用電路。

關鍵詞：運算放大器 液晶顯示器 軌-軌 AD8614/AD8644

1 概述

AD8614/AD8644是美國ADI公司出品的單路、四路運算放大器，它采用單電源供電，具有5.5MHz寬帶，為軌-軌放大器，特別適用于液晶顯示器驅動。該器件用ADI公司的高壓、高速互補雙極處理技術HV XFBC。這種專用的處理技術包括增強隔離晶體管，能夠降低對輸出帶寬、相位裕度和驅動負載電容的影響。每個放大器所具有的800μA的低工作電流能夠滿足便攜式和高集成度的設計嚴格要求。另外，軌-軌輸出擺動能提供比標準的視頻放大器更大的動態范圍。

該產品的電源電壓為5V～18V。具有獨特的70mA輸出驅動能力和很高的轉換速率，并有較高的容性負載驅動能力。因此，AD8614/AD8644能夠成為LCD和Modem中信號收發以及計算機音響系統中理想放大器件。

AD8614/AD8644的特點參數如下：

●單增益寬帶：5.5MHz

●低壓偏置：1.0mV

●轉換速率：7.5V/μs

●單電源電壓：5V～18V

●高輸出電流：70mA

●低輸入電流：80mA/放大器

●輸出穩定且負載能力強

●具有軌對軌輸入輸出功能

AD8614/AD8644的引腳排列如圖1所示。它的內部原理框圖如圖2所示。

從圖2可以看出，該器件采用了ADI公司的高壓、高速互被雙極處理HV XFBC技術。電路的輸入級為軌-軌形式、包含兩互補差動晶體管結構：一對NPN管和一對PNP管。為防止雪崩效應，器件采用了一對反向并聯的二極管作為輸入保護，每個輸入端串聯了1.5kΩ的電阻，以限制輸入過壓時的電流和防止電壓超過輸入時的相位翻轉。這兩個差勸輸入對管又輸出到兩對集電極連接在一起的串聯晶體管對，AD8614/AD8644主要在這一級取得增益。而它們的輸出又連接到輸出級。兩對互補的共射極晶極管對作為輸出對，因此可在輸出接近電源125mV以內輸出10mA的電流。輸出級的增益在運放開環的情況下取決于負載電阻的大小。

AD8614/AD8644沒有片內的短路保護電路。輸出短路電流的限制是由大電流時輸出級電阻產生壓降來實現的。

2 應用設計

2.1 輸出短路保護

為了得到較寬的帶寬和較高的壓擺率，AD8614/AD8644在輸出端沒有短路保護電路。如果把輸出端直接與地或電源電路相接，將損壞器件。AD8614/AD8644的最大安全輸出電流是70mA。

有些應用中必須有輸出端的短路保護，但并不能以特殊性能作為代價?？梢栽谳敵龆舜撘粋€小電阻，這個電阻在放大器的反饋網絡內能夠保證在VOUT與地短路或輸出高于18V時，輸出電流不超過70mA。對于單電源18V的應用，電阻值最好高于261Ω。

2.2 輸入過壓保護

在任何存在輸入能超過電源電壓的場合，都應該考慮器件的輸入過壓保護。否則，一旦發生輸入過壓，就可能使放大器燒毀。AD8614/AD8644在串聯輸入時，阻抗為1.5kΩ，這有助于限制輸入電流。輸入電流被限制在5mA以下時不會對器件造成損壞。如果電壓大到產生5mA以上的電流時，應該在器件外部串聯一個電阻。這個電阻的大小可由最大電壓除以5mA并減去1.5kΩ的內部阻抗而得至。比如，如果輸入電壓可能達到100V，則外部電阻的阻值為（100V/5mA-1.5kΩ）=18.5kΩ。即應該在輸入端兩邊同時加上18.5kΩ的電阻。

AD8614/AD8644的輸入電壓小于電源電壓時不會改變相位，當輸入電壓超過電源電壓時，雖然器件的輸入相位不會改變，但是輸入電壓造成的大電流可能損壞器件。在輸入電壓可能超出電壓極值的應用中，也應該考慮過壓保護。

2.3 功率耗散

AD8614/AD8644的安全耗散最大功率受結溫的限制。其最大結溫為150℃，超過此溫度，可以使器件的性能受到影響甚至導致器件的損壞。如果只是瞬間的超過最大值，溫度降低后器件將恢復正常工作，如果器件較長時間處于過熱狀態，將導致器件的永久性損壞。

器件的功率耗散可由下式計算：

Pdiss=ILOAD(Vs+VOUT)式中：ILOAD是AD86X4的輸出負載電流，Vs是AD86X4的電源電壓，VOUT是AD86X4的輸出電壓。

2.4 多余運放的處理

在AD8644中如果有多余的運放，推薦把多余運放接成跟隨器的形式，在反相端與輸出端之間接一個1kΩ的電阻，把同相輸入端接地。

2.5 驅動電容負載

AD8614/AD8644具有良好的電容驅動能力。盡管這些器件在驅動大電容負載時很穩定，但是，放大器寬帶會隨電容增大而降低，當AD8614/AD8644直接在輸出端驅動電容負載時，用一個緩沖吸收網絡可以改善電路的瞬時響應，該網絡由串聯RC組成，把它和驅動的電容并聯起來，雖然不能增加放大器的帶寬，但可以明顯降低過沖。

根據負載電容大小的不同，吸心網絡的參數也不同，表1給出了一些推薦值。

3 應用電路

下面介紹AD8614/AD8644的幾種典型的應用電路。

表1 大電容負載時的吸收網絡電阻和電容的推薦值

3.1 Modem直接收發電路

圖3所示是采用單5V供電、用于600Ω信息傳輸系統中的電話線發送/接收接口電路。該電路可以實現全雙工信號傳輸。放大器A1的增益可以調節，以滿足Modem發送信息的需要。應使A1和A2都盡可能輸出最大的差動信號到變壓器，在單5V電源時，輸出到600Ω變壓器的信號幅值可達4V（峰-峰值）。放大器A3設置為差動放大器以使其為放大器A4從變壓器中提取接收信號。A4和放大器A1一樣可以調節增益，以滿足Modem接收信息的需要。由于采用標準的電阻值，因而電阻可以使用SIP電阻排。

3.2 計算機音響中的應用

由于AD8644具有很強的驅動能力，因而可在計算機應用中作為音響放大器。圖4給出了AD8644在計算機音響中的應用電路。

圖4中的R3和R4的作用是防止輸出插頭（插座）意外短路時損壞AD8644。將AD8644剩余的兩個放大器端口用作麥克風前置放大器的電路，如圖5所示。