ChinaECNet Online Seminar on ADI Amplifier Technology
■ 中电网 本杰明
问：如何减小低噪声前置放大器电路设计时的噪声干扰？

答：首先是PCB设计，其次电源的直流耦合和屏蔽。最好选用差分放大器，增益不要太高。

问：1.请问现在的单电源放大器，比如说5伏供电，可以放大的电压范围到底有多大？2.如果使用线性光电耦合器隔离系统和外来模拟信号，能够达到的跟踪精度为多大？如果不使用线性光耦，而又不使用价格昂贵的隔离放大器，怎样才能达到较好的性能价格比的系统隔离方案？

答：1.满电源范围，大约为VCC-5mV.2.建议使用ADC来取样和用光耦隔离，用DAC输出。

问：一个关于DDS（直接数字频率合成器）的问题，使用芯片为AD9831。1.输出低频时本应该比较光滑（至少比高频时光滑吧），但我的输出是很明显的台阶，而高频时反而好一些。为什么？2.输出信号幅度随频率增加下降，为什么？谢谢。

答：1.问题和DDS后的滤波器参数有关。请选择适当的R和C。2.电容的性能不是很好，引起高频衰减。

问：对于固定的一个运放，在不考虑温漂和其它外部条件下，是不是在每次上电时它的失调电压和偏置电流都是相同的？即失调电压和偏置电流是在生产的时候由生产工艺决定的。

答：所有的运放都会随时间而飘移，因此失调电压和偏置电流由于老化而会缓慢变化。有最低飘移的运放是自动调零的，在10-20年内其飘移典型值小于1微伏。ADI的AD8628;AD8551/2/4和AD8571/2/4是自动调零运放。

问：为了开发电荷敏感放大器阵列（100安培），AD8004，AD8045应该选择那一种？或别的品种？

答：我认为要感知电荷，你要考虑输入偏置电流最低的运放。不大清楚你要感知的电荷幅度，我会推荐FET输入的放大器（AD8065,AD8034）。如果你要四运放的，根据输入偏置电流最好选AD8054。记住，在某些情况，小封装的四个单运放有时侯比用一个大的四重组封装的更小。

问：什么时侯需要平衡正负输入端的输入电阻？如果平衡得不是很好有什么影响？

答：如果输入偏置电流相对较大，你要用平衡源阻抗来最小化失调电压误差。只要输入偏置电流比输入失调电流大得多，你就要平衡。在采用偏置电流来抵消的放大器，失调电流一般和输入偏置电流一样大小。在这种情况，平衡源电阻是不需要的。另一个匹配输入电阻的用途是输入过压保护。在这种情况，电阻是用来限制输入电流在安全范围内，避免放大器损害。

问：如何减少差分输入的信号干扰？在设计运放时信号线和地线的布局分布应如何安排？

答：对于高效率和低噪音，两输入端的阻抗匹配和平衡是很重要的。采用屏蔽线或地线围绕信号线，但是请同时考虑分布电容。

问：我想从以太网的网线上用运放来取信号(100Mbps MLT3编码)，用了AD8130(Gain=1)，但是取下的信号和实际的信号有变形(用示波器比较过)，请问我还有那款放大器可以试？

答：可能是信号幅度太大的问题。采用更高的工作电压或更高转换速率（s/r）放大器会有帮助。

问：当运放的正负电源不对称时（例如正电源为＋5V而负电源为－8V），除了跟电源关联的输入输出特性外，对运放的其它性能是否有影响？

答：可能会引起更高的失调，非线性。高性能的放大器对这些影响会有更好的抑制。

问：程控增益的运放，数字控制方式有几种？如何避免数字系统带来的噪声问题？

答：正常的串口SPI/I2C，但是有一些在片上集成了其它功能。请注意DVCC和AVCC的去耦问题和PCB的布局。请上网阅读"高速设计技术"这本书的最后一章。

http://www.analog.com/technology/
amplifiersLinear/training/
tutorialsSeminarMaterial.html

问：新型放大器对供电电源有什么进一步的要求？有关人体生理弱信号的放大，总是存在放大倍数和引入噪声淹没有用信号的矛盾，新的放大器在这方面是否有新的方案。

答：请参考AD620。其特性为：输入失调电压最大50mV,输入失调飘移最大0.6mV/8C。输入偏置电流最大1.0nA,共模抑制比（G=10）最小100dB,,低噪音：9nV/amp;Ouml;Hz,@1kHz,输入电压噪音为0.28mVp-p(0.1Hz到10Hz)。

问：放大器零飘自动调整的电路该如何设计？有没有具备数字接口的可调整零飘电压和放大倍数的器件？

答：要得到零飘移的最好办法是在前端采用自动调零放大器。选择AD8628,AD8551或AD8571。目前ADI公司不提供可编程失调调整放大器。你可用ADI的数字电位计来得到增益的模拟调整或失调调整。

问：我使用AD7945做一个1.25MHz的1V的任意波形发生器，数据表上的AD827最高频率是1MHz，满足不了要求，直接用AD8047替换，不能正常工作，是不是如AD8047的数据表一样，2个输入端接电阻（负端接66.5欧，正端接100的电阻）。我原来是接了两个50欧的电阻，但输出电压不是随着输入数据线性变化，而是增加一段，后是减少一段，循环往复。怎么办？

答：我们建议你用AD8051或AD8061。它们都是电压负反馈，更方便你的使用。如果你的设计还有问题，请和ADI公司当地办公室联系，我们会给你提供技术支持。

问：若接收系统的输入IP3为－15dBm，噪声系数5dB，增益约35dB。那么如何选择ADI的RF/IF放大器进行设计？系统指标如何分配？

答：可选用AD8353/AD8354:频率为100M~2.7GHz,增益20dB，NF=5或3。第一级用高增益，而第二级的噪音不是主要的。

问：1.JFET输入运放的带宽为什么较低？2.怎样测量噪声电压谱密度参数?3.能否通过测量上升沿来估算器件的带宽？4.增益带宽积(GBP)，单位增益带宽(fu)和G=+1时的带宽三者有何区别？5.RF/IF放大器和运放有何区别？

答：1.JFET的输入阻抗是高的，输入特性一般是容性。2.你可用高增益放大起，后面接滤波器，以限制测量的带宽。需要良好的屏蔽，要用高质量的电源以避免干扰。3.可以通过测量上升沿来估算器件的带宽，但是上升沿和带宽的关系对不同的器件是不同的。4.数值是大约相同的，但GBP的意义和第2个是不同的。5.RF/IF放大器是有特殊功能的放大器。例如，通信系统中的IF放大器一般处理几十或几百MHz的信号，必须要提供精确的对数响应或低失真或可变线性增益。

问：在弱信号的放大设计中，怎样提高信噪比，选用什么器件较为合适。

答：采用有低失调，低偏置电流，低噪音的高精度放大器（仪表放大器是合适的）。你也可以用两个仪表放大器，并接它们的输入端，串接它们的输出端，这样会使信噪比提高3dB。

问：调零放大器对频率特性有何要求？它如何和信号通道隔离？

答：在给出的频带范围内，没有特别的要求。信号通道和调零放大器的隔离由内部开关用时钟控制。

问：远距离（100米）传输RGB视频信号时出现高频分量损失造成图像模糊、对比度下降是因为带宽不够吗？


答：这是原因之一。电缆参数也会有影响。补偿是有用的。

问：如何减少电荷灵敏放大器噪声？

答：尽量采用低噪音放大器，在它的周围用较好的器件。你也需要小心进行PCB设计。

问：如何处理RF设计中EMC问题，怎样提高灵敏度和综合指标？放大器电路中设计首先要注意什么？

答：要特别注意电源的去耦，地线，布局和采用合适的EMC元件。

问：我们最近正在进行1500MHZ的LNA的研究，但NF的指标总是差一些，请教专家对此管子、无源滤波器(3-极陶瓷)和PCB哪个影响大一些？或者ADI有无此种低噪声三极管可以使用？

答：可以考虑AD8353/AD8354。要特别注意地线和屏蔽。

问：用于音频的放大器一般要考虑哪些指标?其中最重要的是哪些?如用于视频又如何?

答：信噪比和失真。视图也是一样的。但在视图中匹配和接地更重要。

问：因为现在所说的软件无线电的接收通道是宽带的，通带内的信号可能有很多，因此，在软件无线电中只能用线性放大器，不能用非线性的，否则会引起许多非线性产物。请问贵公司的放大器中哪一种比较适合在软件无线电中使用？谢谢

答：有许多种，如ADC驱动器用的AD8350 1GHz带宽，AD8353/8354 2.7GHz,AD8318 320MHz带宽，16位系统的AD8021MHz低噪音（输入电压噪音：{2.1nV}\over{\sqrt{Hz}}输入电流噪音{2.1pA}\over{\sqrt{Hz}}。我们有软件无线电的全部信号链的解决方案，如3G基站：AD8343->AD8350->AD6644->AD6624->TigerSharcDSP->AD6623->AD9772->AD8343。

问：请问如何提高放大器的功率？

答：增加PNP/NPN或MOS晶体管以扩大电流。

问：贵公司产品对小信号的干扰问题有没有什么新举措？

答：最普通的方法是在设计上采用差分输入/输出，并采用高精度运放，如AD813x,AD855x。

问：如何提高放大器的效率？

答：通常当你使用现有的运放，效率由芯片的设计决定。在绝大多数情况下，D类放大器比A/B或C类放大器有更高的效率。

问：我是否可以利用贵司的放大器设计出满足客户要求的如低电压（2~3V）驱动数十个超高亮度LED的产品，并且具备两种驱动输出：常亮与闪烁，而仅仅用一个控制脚？

答：是的。你可以用AD8063（带不能的运放）设计电路。但是需要外接一个晶体管或MOSFET（基极或栅极带上拉电阻）驱动超过10个LED。还有，你需要一个低频方波信号源，连接运放的非反相的输入端，运放作为缓冲器。只要运放使能，LED就闪烁，它由方波来控制。当运放不能时，LED将一直亮着。

问：在音频功放中,数字类功放优点在哪里？集成电路的设计中应注意哪些问题?数字D类功放的最大功耗是多少?

答：D类放大器主要的优点是功率效率。但是，其缺点是它的总失真（THD）一般要比传统的线性放大器要高。在系统设计，EMI/RFI同样是一个问题。

问：如何用3个40MHz的A/D合成一个120MHz的A/D？可用的经过验证的典型设计有吗？

答：通常我要建议你用60MHz的ADC来设计120MHz的ADC，而不是用三个，因为时序是很难控制的。同时，ADC之间的不匹配，三个也比两个的大。ADI能提供许多种超过120MHz ADC给你用。

问：我希望知道如何为一个16位的A/D设计一个前端放大器。一般综合下来可得到的实际精度，同时现在的方便采购的器件如何设计一个120MHz10位的A/D模块？

答：精密放大器如AD855x,AD857x和AD85x7很适合用在这方面。你可用两个AD9214得到129MHz10位ADC。

问：1.在速度大于1M的情况下，放大器能够实现R2R吗？寻求廉价的解决方案。2.在高速处理时，放大器精度如何评价？

答：是的。你能用R-2R梯形网络的运放来实现低成本的DAC。但是你要选用失调更低的那种。

问：如何选用高输入阻抗的仪用放大器？有什么原则？

答：首先，CMRR和输入阻抗（包括容抗）是很重要的。有时，你也需要在你的系统中考虑共模抑制电压问题。

问：当我选择ＲＦ　AMP以满足EMC的要求时，多层PCB设计的特别要求是什么？

答：你要知道关于这方面的PCB RF模型。绝大多数EDA工具提供这些模型。因为高频时，PCB上的绝大多数的设计称作微带线。PCB上的铜有多薄，任意两层的距离，PCB的材料等的参数都要考虑。

问：在宽带放大器应用中（2GHz IF产品），有哪些低功耗、低价位，低噪声产品?设计过程中主要注意哪些参数才能达到最佳状态?

答：你可用AD8353/54。S12，第二／第三截止点和噪音图对你的设计都是重要的。

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