基于AD8351的大带宽多路差分模拟放大电路设计

2 AD8351简介
2．1 主要特性
    运算放大器AD835l的主要特性如下：
    电压增益为12 dB时，一3 dB的带宽为2．2 GHz；
    调整增益电阻，电压增益可调范围为0～26 dB；
    低功耗：28 mA@5 V；
    电源供电范围：3—5．5 V；
    输入共模电压范围：1．2～3．8 V。
2．2 引脚描述
    AD8351的引脚描述如下：
    PWUP：提供一个大于等于1．3V，小于等于VPOS的正电压激活器件；
    RGPl、RGP2：增益电阻输入1和增益电阻输入2；
    INHI、INH0：差分输入端；
    COMM：器件共模，连接至地；
    0PLO、0PU：差分输出端，交流耦合时，偏置电压均为VDCM；
    VOPS：3～5．5 V的正供电电压；
    VOCM：设置输入输出端的共模电压，采用一只O．1μF电容接地。
2．3 应用电路
2．3．1 AD8351在差分电路中的应用
    在AD8351的输入为差分信号时，输入输出信号的关系如图1所示。

    信号放大倍数，即差分增益，是由跨接在RGPl与RGP2引脚之间的增益电阻RC来调节，其调节的范围为O～26 dB。
2．3．2 AD835l在单端变差分电路中的应用
    利用AD835l可以很容易地实现信号的单端变差分应用，如图2所示。

    单端的输入信号接至INHI上，未用的输入端INH0接地。在该情况下。为了输出平衡，应在OPL0和RGP2端连接反馈电阻RF。RG和RF的选择可参考图3和图4。图3中根据负载电阻RL和增益选择RG的阻值，图4中根据RC和RL的大小选择RF。

3 AD835l在多通道采样系统中的应用
3．1 系统组成
    基于AD8351的多通道采样系统是针对一个4通道，采样速率为400 MS／s的模数转换电路而设计的，如图5所示。其中，采样部分由4个AD9445分时采样，以提高采样速率。AD9445是一款14位。转换速率为105／125 MS／s的模数转换器，每个AD9445的转换速率设置为100 MS／s，4通道分时采样为400 MS／s。这里输入信号是单端模拟正弦信号，其峰峰值为2 V，因此需用一个AD8351将单端信号变为差分信号，然后再接4个AD8351来驱动4个AD9445，从而向AD9445提供差分输入。

3．2 设计中需考虑的问题
3．2．1 带宽问题
    由于系统设计的输入信号带宽达到100±60 MHz，运算放大器的带宽约200 MHz，为了确保运算放大器在200 MHz内具有良好特性，其开环特性引起的误差应尽可能小，对放大器的增益带宽留有裕量。AD8351的频率与增益的关系曲线如图6所示。可见，AD8351的一3 dB带宽为2．2 GHz，因此，AD835l能满足系统要求。

3．2．2 放大倍数
    输入信号经AD8351放大或衰减后，其电平与AD9445所需电平一致。这里输入信号的峰峰值为2 V，AD9445可支持峰峰值为2~4 V的输入，所以设置运放的放大倍数为1~2。根据图3和图4选择第一级AD835l的RC和RF阻值；根据文献计算第二级AD835l的RC阻值。需注意的是：AD9445的输入阻抗为l 000Ω，与220Ω的电阻并联，再与两只33Ω的电阻串联才是RL的阻值，见图5。调试结果，第一级AD835l的RC=750Ω，RF=510Ω；第二级AD8351的RC=621Ω，因此，系统设计可满足AD9445输入信号的电压要求。
3．2．3 PCB设计
    电路设计最好要有一个模拟地和一个数字地，这样可以使放大器不受数字电路转换噪声的影响。需注意的是：所有其接I／0、地，及RC端的连接线都应尽可能地短，线宽设置5mil，其接地不要布局在器件的下层和信号线附近，如图7所示。

3．2．4 电阻和电容
    系统输入端和输出端的电阻用于减少反射，输出端的电阻还起到与A／D输入信号隔离的作用；电容主要起滤波的作用。

4 结语
    设计模数转换系统时，运算放大器的选择和设计都非常重要，在此提供了一个400 MHz多通道采样系统中运算放大器的设计。经过实际测试，该系统稳定，可供其他硬件设计人员借鉴