单路和四路运算放大器AD8614/AD8644

    摘要：AD8614/AD8644是高压、高速、低功耗和大电流轨-轨输出的单路和四路运算放大器，是一种独具特色的器件，特点适合于LCD的驱动电路。文章介绍了AD8614/AD8644的性能特点和应用电路。

    关键词：运算放大器  液晶显示器  轨-轨  AD8614/AD8644

1 概述

AD8614/AD8644是美国ADI公司出品的单路、四路运算放大器，它采用单电源供电，具有5.5MHz宽带，为轨-轨放大器，特别适用于液晶显示器驱动。该器件用ADI公司的高压、高速互补双极处理技术HV XFBC。这种专用的处理技术包括增强隔离晶体管，能够降低对输出带宽、相位裕度和驱动负载电容的影响。每个放大器所具有的800μA的低工作电流能够满足便携式和高集成度的设计严格要求。另外，轨-轨输出摆动能提供比标准的视频放大器更大的动态范围。

该产品的电源电压为5V～18V。具有独特的70mA输出驱动能力和很高的转换速率，并有较高的容性负载驱动能力。因此，AD8614/AD8644能够成为LCD和Modem中信号收发以及计算机音响系统中理想放大器件。

AD8614/AD8644的特点参数如下：

●单增益宽带：5.5MHz

●低压偏置：1.0mV

●转换速率：7.5V/μs

●单电源电压：5V～18V

●高输出电流：70mA

●低输入电流：80mA/放大器

●输出稳定且负载能力强

●具有轨对轨输入输出功能

AD8614/AD8644的引脚排列如图1所示。它的内部原理框图如图2所示。

从图2可以看出，该器件采用了ADI公司的高压、高速互被双极处理HV XFBC技术。电路的输入级为轨-轨形式、包含两互补差动晶体管结构：一对NPN管和一对PNP管。为防止雪崩效应，器件采用了一对反向并联的二极管作为输入保护，每个输入端串联了1.5kΩ的电阻，以限制输入过压时的电流和防止电压超过输入时的相位翻转。这两个差劝输入对管又输出到两对集电极连接在一起的串联晶体管对，AD8614/AD8644主要在这一级取得增益。而它们的输出又连接到输出级。两对互补的共射极晶极管对作为输出对，因此可在输出接近电源125mV以内输出10mA的电流。输出级的增益在运放开环的情况下取决于负载电阻的大小。

AD8614/AD8644没有片内的短路保护电路。输出短路电流的限制是由大电流时输出级电阻产生压降来实现的。

2 应用设计

2.1 输出短路保护

为了得到较宽的带宽和较高的压摆率，AD8614/AD8644在输出端没有短路保护电路。如果把输出端直接与地或电源电路相接，将损坏器件。AD8614/AD8644的最大安全输出电流是70mA。

有些应用中必须有输出端的短路保护，但并不能以特殊性能作为代价。可以在输出端串联一个小电阻，这个电阻在放大器的反馈网络内能够保证在VOUT与地短路或输出高于18V时，输出电流不超过70mA。对于单电源18V的应用，电阻值最好高于261Ω。

2.2 输入过压保护

在任何存在输入能超过电源电压的场合，都应该考虑器件的输入过压保护。否则，一旦发生输入过压，就可能使放大器烧毁。AD8614/AD8644在串联输入时，阻抗为1.5kΩ，这有助于限制输入电流。输入电流被限制在5mA以下时不会对器件造成损坏。如果电压大到产生5mA以上的电流时，应该在器件外部串联一个电阻。这个电阻的大小可由最大电压除以5mA并减去1.5kΩ的内部阻抗而得至。比如，如果输入电压可能达到100V，则外部电阻的阻值为（100V/5mA-1.5kΩ）=18.5kΩ。即应该在输入端两边同时加上18.5kΩ的电阻。

AD8614/AD8644的输入电压小于电源电压时不会改变相位，当输入电压超过电源电压时，虽然器件的输入相位不会改变，但是输入电压造成的大电流可能损坏器件。在输入电压可能超出电压极值的应用中，也应该考虑过压保护。

2.3 功率耗散

AD8614/AD8644的安全耗散最大功率受结温的限制。其最大结温为150℃，超过此温度，可以使器件的性能受到影响甚至导致器件的损坏。如果只是瞬间的超过最大值，温度降低后器件将恢复正常工作，如果器件较长时间处于过热状态，将导致器件的永久性损坏。

器件的功率耗散可由下式计算：

Pdiss=ILOAD(Vs+VOUT)式中：ILOAD是AD86X4的输出负载电流，Vs是AD86X4的电源电压，VOUT是AD86X4的输出电压。

2.4 多余运放的处理

在AD8644中如果有多余的运放，推荐把多余运放接成跟随器的形式，在反相端与输出端之间接一个1kΩ的电阻，把同相输入端接地。

2.5 驱动电容负载

AD8614/AD8644具有良好的电容驱动能力。尽管这些器件在驱动大电容负载时很稳定，但是，放大器宽带会随电容增大而降低，当AD8614/AD8644直接在输出端驱动电容负载时，用一个缓冲吸收网络可以改善电路的瞬时响应，该网络由串联RC组成，把它和驱动的电容并联起来，虽然不能增加放大器的带宽，但可以明显降低过冲。

根据负载电容大小的不同，吸心网络的参数也不同，表1给出了一些推荐值。

3 应用电路

下面介绍AD8614/AD8644的几种典型的应用电路。

表1 大电容负载时的吸收网络电阻和电容的推荐值

3.1 Modem直接收发电路

图3所示是采用单5V供电、用于600Ω信息传输系统中的电话线发送/接收接口电路。该电路可以实现全双工信号传输。放大器A1的增益可以调节，以满足Modem发送信息的需要。应使A1和A2都尽可能输出最大的差动信号到变压器，在单5V电源时，输出到600Ω变压器的信号幅值可达4V（峰-峰值）。放大器A3设置为差动放大器以使其为放大器A4从变压器中提取接收信号。A4和放大器A1一样可以调节增益，以满足Modem接收信息的需要。由于采用标准的电阻值，因而电阻可以使用SIP电阻排。

3.2 计算机音响中的应用

由于AD8644具有很强的驱动能力，因而可在计算机应用中作为音响放大器。图4给出了AD8644在计算机音响中的应用电路。

图4中的R3和R4的作用是防止输出插头（插座）意外短路时损坏AD8644。将AD8644剩余的两个放大器端口用作麦克风前置放大器的电路，如图5所示。