廉價(jià)的高速放大器提供靈活的時(shí)鐘緩沖器

在消費(fèi)電子應(yīng)用中，與典型的時(shí)鐘緩沖應(yīng)用相比，其頻率往往較低，要求也更低，廉價(jià)的高速運(yùn)算放大器（~100 MHz帶寬）可以為傳統(tǒng)時(shí)鐘緩沖器提供有吸引力的替代方案。高速放大器可能比傳統(tǒng)時(shí)鐘緩沖器便宜，但它們可以適應(yīng)各種設(shè)計(jì)配置。

ADA4850 （-1/-2）、ADA4851 （-1/-2/-4）、ADA4853 （-1/-2/-3） 和 AD8061 單電源運(yùn)算放大器是低成本時(shí)鐘緩沖器的絕佳選擇。 這些放大器均具有低電源電壓、低電源電流、適用于功耗敏感型應(yīng)用的省電模式以及可實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍的軌到軌輸出。

與傳統(tǒng)時(shí)鐘緩沖器相比，運(yùn)算放大器的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是靈活性。運(yùn)算放大器允許對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行緩沖、放大、偏移、反相、求和、減去或?yàn)V波。它們提供高輸入阻抗、低輸入偏置電流、低電源電流、獨(dú)立的關(guān)斷（適用于單個(gè)封裝中的多個(gè)放大器）、低輸出阻抗和低傳播延遲。

設(shè)計(jì)人員在時(shí)鐘緩沖器應(yīng)用中使用運(yùn)算放大器時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到并遵守一些工作約束。例如，電壓反饋放大器指定增益帶寬積。隨著放大器電路的閉環(huán)增益增加，其帶寬減小。因此，較大的增益意味著更少的帶寬。級(jí)聯(lián)多個(gè)放大器，每個(gè)放大器的增益較低，允許放大器在更高的帶寬下工作，從而保留信號(hào)路徑的整體增益和帶寬。

單電源供電對(duì)于便攜式電子產(chǎn)品非常重要。根據(jù)定義，單電源運(yùn)算放大器的輸入共模范圍包括負(fù)電源軌（地）;大多數(shù)可以低于地電位200 mV。然而，這并不意味著輸出可以擺動(dòng)到地電位以下。典型雙極性軌到軌放大器的輸出級(jí)采用共發(fā)射極配置。因此，輸出最接近電源軌的是Vce（sat），其范圍從幾十毫伏到幾百毫伏，具體取決于輸出負(fù)載。

幸運(yùn)的是，在這些應(yīng)用中，輸出通常不必一直擺動(dòng)到地。然而，當(dāng)輸入過于接近地電位（約100 mV – 200 mV）時(shí)，輸出級(jí)可能會(huì)飽和，從而導(dǎo)致失真和較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間。在直流耦合系統(tǒng)中，將信號(hào)的“低電平”保持在200 mV以上，或使用–200 mV負(fù)電源電壓。這兩種方法都將防止輸出級(jí)進(jìn)入飽和狀態(tài)。

放大器還規(guī)定了裕量，或者它們與正供電軌的擺幅有多近，因此還必須注意解決輸入共模范圍的高端問題。如果輸入電壓過高，輸入級(jí)將失真并切斷。ADA4850和ADA4851需要2.2 V裕量，AD8061需要1.8 V，ADA4853只需要1.2 V。

圖1所示為增益為+2的單電源同相運(yùn)算放大器時(shí)鐘緩沖器。圖2顯示了其瞬態(tài)響應(yīng)。根據(jù)配置，AD8061的上限約為33 MHz。其2 ns傳播延遲可與一些專用時(shí)鐘緩沖器相媲美。

圖2.G = +2 33 MHz 時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)

在某些應(yīng)用中，可以使用交流耦合，從而允許使用更高帶寬的放大器來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展頻率性能。這些放大器可用于單電源應(yīng)用，方法是將放大器輸入和輸出偏置至中間電源。

圖3所示為使用高速放大器AD8057的原理圖。該器件具有 325MHz 帶寬和 1150 V/μs 壓擺率，可針對(duì)單位增益進(jìn)行配置。請(qǐng)注意，負(fù)載電阻返回到輸入信號(hào)的直流平均值電壓。這可確保輸出將參考回地。此配置的上限工作范圍約為 100 MHz。 圖 4 顯示了時(shí)鐘響應(yīng)。請(qǐng)注意，良好的脈沖保真度保持在 90 MHz。

圖3.交流耦合時(shí)鐘緩沖器（單位增益）

圖4.交流耦合時(shí)鐘緩沖器瞬態(tài)響應(yīng)

如圖所示，當(dāng)設(shè)計(jì)需要時(shí)鐘緩沖器時(shí)，高速放大器通常能夠以更低的成本提供更大的靈活性，使高速放大器能夠在許多應(yīng)用中與傳統(tǒng)時(shí)鐘緩沖器競(jìng)爭(zhēng)?？梢允褂脝坞娫椿螂p電源放大器，具體取決于具體應(yīng)用。

審核編輯：郭婷