AD8336：通用寬溫寬電源范圍可變增益放大器的深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款性能卓越的可變增益放大器（VGA）往往能為眾多應(yīng)用帶來質(zhì)的提升。AD8336就是這樣一款值得深入探究的產(chǎn)品，它在溫度范圍、電源電壓范圍以及性能表現(xiàn)上都有著出色的特性。

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產(chǎn)品特性概覽

電氣性能

AD8336具備低噪聲特性，電壓噪聲為3 nV/√Hz，電流噪聲為3 pA/√Hz。其小信號帶寬可達(dá)115 MHz，大信號帶寬在2 V p - p時(shí)為80 MHz，壓擺率為550 V/μs（2 V p - p）。增益范圍有 - 14 dB至 + 46 dB和0 dB至60 dB兩種規(guī)格，增益縮放比例為50 dB/V，采用直流耦合方式，輸入輸出均為單端形式。

電源與溫度適應(yīng)性

該放大器的電源電壓范圍為 ±3 V至 ±12 V，能適應(yīng) - 55°C至 + 125°C的寬溫度范圍。在不同電源電壓和溫度條件下，其功耗表現(xiàn)也有所不同，例如在 ±3 V電源且 - 55°C < T < + 125°C時(shí)功耗為150 mW，當(dāng)PWRA = 3 V時(shí)功耗為84 mW。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

AD8336適用于工業(yè)過程控制、高性能自動增益控制（AGC）系統(tǒng)、I/Q信號處理、視頻、工業(yè)和醫(yī)療超聲以及雷達(dá)接收器等眾多領(lǐng)域。

詳細(xì)性能參數(shù)

規(guī)格參數(shù)

在 (V{S}= pm 5 ~V) 、 (T = 25^{circ} C) 、增益范圍 - 14 dB至 + 46 dB、前置放大器增益為4x、 (f = 1 MHz) 、 (C{L}=5 pF) 、 (R_{L}=500 Omega) 、PWRA = GND的條件下，其前置放大器的 - 3 dB小信號帶寬為115 MHz，輸入電容為3 pF，輸入電阻為900 kΩ等。動態(tài)性能方面，諧波失真、輸入1 dB壓縮點(diǎn)、雙音互調(diào)等參數(shù)也有明確的測試數(shù)據(jù)。

絕對最大額定值

電源電壓（VPOS，VNEG）最大為 ±15 V，輸入電壓（INPP，INPN）范圍為VPOS至VNEG，增益電壓（GPOS，GNEG）同樣如此。不同電源電壓條件下，功率耗散和工作溫度范圍也有相應(yīng)限制，如 (V{S} ≤ ±5 V) 時(shí)功率耗散最大為0.43 W， ±5 V < (V{S} ≤ ±12 V) 時(shí)為1.12 W。

工作原理剖析

整體架構(gòu)

AD8336包含一個(gè)電壓反饋前置放大器、一個(gè)固定增益為34 dB的放大器、一個(gè)60 dB衰減器以及各種偏置和接口電路。獨(dú)立的電壓反饋運(yùn)算放大器可用于同相和反相配置，作為可變增益放大器（VGA）的前置放大器。

前置放大器

前置放大器的增益通過外部電阻設(shè)置，其增益帶寬積固定為600 MHz。當(dāng)增益為4×?xí)r，帶寬約為150 MHz；增益增加到20×?xí)r，帶寬會減小到約20 MHz。在反相增益配置中，增益會有所降低，但帶寬不變，不過輸入?yún)⒖荚肼晻黾印?/p>

VGA

VGA部分基于Analog Devices的X - AMP（指數(shù)放大器）架構(gòu)，結(jié)合了梯形衰減器和插值器，隨后是一個(gè)固定增益放大器。增益控制接口為全差分形式，增益斜率為50 dB/V，截距會根據(jù)前置放大器增益而變化。

應(yīng)用與配置

放大器配置

AD8336可以有多種配置方式，可作為帶前置放大器輸入的級聯(lián)VGA、獨(dú)立VGA或獨(dú)立前置放大器使用。前置放大器可采用同相或反相增益配置，在同相配置中，增益計(jì)算公式為 (Gain =frac{R{F B 2}}{R{F B 1}}+1) ，實(shí)際增益范圍為6 dB至26 dB；反相配置中，信號增益為 (frac{R{F B 2}}{R{F B 1}}) ，噪聲增益為 (frac{R{F B 2}}{R{F B 1}}+1) 。

電源調(diào)整功能

通過PWRA引腳可以實(shí)現(xiàn)低功耗操作，以帶寬為代價(jià)降低功耗。當(dāng)PWRA引腳接地時(shí)，放大器工作在默認(rèn)模式，3 dB帶寬為80 MHz；當(dāng)引腳電壓在1.2 V至5 V之間時(shí)，功耗約降低一半，帶寬降至約35 MHz。

驅(qū)動容性負(fù)載

在不同電源電壓下，AD8336對容性負(fù)載的驅(qū)動能力不同。 ±3 V電源時(shí)，輸出級對高達(dá)47 pF的容性負(fù)載穩(wěn)定； ±8 V電源時(shí)，對高達(dá)10 pF的容性負(fù)載穩(wěn)定。對于更大的負(fù)載電容和/或電源電壓組合，建議使用20 Ω串聯(lián)電阻以保證穩(wěn)定性。

評估板與布局

評估板

AD8336提供評估板AD8336 - EVALZ，出廠時(shí)配置為前置放大器同相增益4×。通過更改組件值或安裝組件，可以改變前置放大器的增益值或增益極性。

布局考慮

評估板采用四層結(jié)構(gòu)，電源和接地層位于兩個(gè)導(dǎo)體層之間。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，要為器件下方提供焊盤以焊接匹配器件的外露焊盤，且焊盤至少要有五個(gè)過孔，以提供芯片級封裝的熱路徑。

總結(jié)

AD8336憑借其寬溫度范圍、寬電源電壓范圍、低噪聲、高帶寬以及靈活的增益配置等優(yōu)點(diǎn)，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢。電子工程師在設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮其各項(xiàng)性能參數(shù)和工作原理，合理進(jìn)行配置和布局，以實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)效果。你在使用類似產(chǎn)品時(shí)，是否也遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。