概述
ADA4351-2是一款緊湊型、單芯片、雙通道、精密、可編程增益跨阻放大器(PGTIA)。ADA4351-2是一款突破性解決方案，可在寬動態范圍內準確測量小電流。在?40°C至+125°C的寬溫度范圍內，ADA4351-2具有高精度，因此用戶能夠在室溫下對終端設備進行一次校準，從而節省測試時間和成本。ADA4351-2每個通道集成了兩個低關斷漏電流開關，并且可使用兩個用戶可選的外部電阻對增益進行編程，以提供靈活緊湊、功能齊全的PGTIA解決方案。憑借單獨的模擬和數字電源，ADA4351-2的放大器可以采用雙極性電源供電，而集成邏輯電平轉換可使數字接口保持以地為基準。此外，ADA4351-2具有穩健的輸出級和低噪聲，可以直接驅動16位精度模數轉換器（ADC，例如AD4696），提供完整的模擬前端(AFE)，以滿足極富挑戰性的精密電流測量應用的需求。

ADA4351-2采用3 mm × 3 mm LFCSP封裝，相對于使用獨立運算放大器和開關的分立式設計，印刷電路板(PCB)面積縮小了高達70%。此外，LFCSP背面沒有裸露焊盤(EPAD)，無需通孔，便于在器件下方PCB的所有層上進行布線，以進一步縮小電路板面積并提供超緊湊的PGTIA和AFE解決方案。
數據表：*附件：ADA4351-2緊湊型、雙通道、精密、可編程增益跨阻放大器(PGTIA)技術手冊.pdf

應用

• 精密電流-電壓（I至V）轉換
• 可編程增益TIA
• 光電探測器接口和放大
• 光纖網絡設備
• 光功率測量
• 儀器儀表——光譜分析和色譜分析
• 精密數據采集系統(DAQ)

特性

• 小尺寸、雙通道、完整PGTIA和AFE解決方案
• 小尺寸封裝：16引腳LFCSP，3 mm × 3 mm
• 集成開關，每通道2個外部增益
• 從皮安級到毫安級的寬輸入電流動態范圍
• 出色的直流精度
  • 低失調電壓：±100 μV（最大值，25°C）
  • 低失調電壓漂移：±0.85 μV/°C（最大值，?40°C至+125°C）
  • 低輸入偏置電流：±9 pA（最大值，25°C）
  • 低關斷漏電流：±90 pA（最大值）（?40°C至+125°C）
• 新集成架構消除了開關電阻引起的增益誤差
• 單電源供電：+2.7 V至+5.5 V（雙電源供電：±1.85 V至±2.75 V）
• 寬增益帶寬積：8.5 MHz
• 寬工作溫度范圍：?40°C至+125°C

典型應用圖

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

概述

AD44351 - 2是一款小型雙聲道精密可編程跨阻放大器（PGTIA），旨在通過最大限度減少與PGTIA信號鏈放大器相關的誤差，來實現系統動態范圍最大化，同時降低印刷電路板（PCB）占用面積要求。其主放大器具有低失調電壓（隨溫度變化）、低噪聲和低輸入偏置電流的特性，可直接驅動模擬 - 數字轉換器（ADC）。其專有的低泄漏開關用于選擇兩種反饋路徑配置之一，這兩種路徑通常采用類似尺寸和電阻的CMOS開關。這些開關采用凱爾文連接方式排列，可消除傳感器與運算放大器之間電阻的非線性影響。通過兩個可能的外部反饋路徑和一個直接ADC驅動路徑，該雙聲道PGTIA顯著降低了與分立解決方案相比的PCB占位面積要求。在內部進行補償，對于增益大于50 kΩ的情況，采用一個3 pF的內部反饋電容，假設源電容（Cs）約為10 pF，這在大多數情況下無需外部補償電容，進一步減少了所需的PCB占位面積。

該模擬電路可在單電源（+2.7 V至 +5.5 V）或雙電源（±1.35 V至 ±2.75 V）下工作，具備軌到軌輸出級和負電源軌輸入能力，為單向或雙向輸入電流信號提供靈活的驅動方式，還可直接驅動ADC，輸出電壓參考值最高可達5.5 V。數字輸入（開關控制）可在1.62 V和5.5 V電壓下工作，以直接適配標準邏輯電平（1.8 V、3.3 V或5 V），具體取決于施加到數字電源（DVSS和DVDD）的電壓。所需的邏輯低或高電平（VIL/VIH）基于數字輸入電壓（SW SEL）相對于相應數字電源（DVSS和DVDD）的電壓。

AD44351 - 2的通道A和通道B的開關分別由數字輸入SW SEL A和SW SEL B控制。邏輯低電平和高電平閾值基于數字電源電壓（DVSS和DVDD），詳見表1和表2中的更多信息。AD44351 - 2需要用戶提供電源來控制開關邏輯，且與模擬電源范圍分開，這兩個范圍通常不同。AD44351 - 2包括電平轉換電路，可將數字控制信號轉換為模擬域，從而簡化設計，相比分立解決方案更具優勢。兩個內部開關選擇在切換時進行互鎖，以保持閉環反饋，從而消除切換過程中可能出現的輸出過沖干擾。

為簡化術語，由于AD44351 - 2內部的兩個放大器是可互換的，R F 、SW 0 、SW 1 、SW SEL、+IN和 -IN 指的是通道A或通道B的V OUT ，對應于OUTA或OUTB，在每個通道內，RF指的是RF1或R F2 。

PGTIA誤差

PGTIA測量

AD44351 - 2專為高精度跨阻測量而設計，適用于200 Ω到超過10 MΩ的跨阻放大器（TIA）增益。由于不同且相互競爭的誤差源在增益范圍的兩端占主導地位，AD44351 - 2旨在針對任何增益配置實現最優性能（見“泄漏電流的開關控制”部分，了解類似方法）。對于AD44351 - 2，占主導地位的輸出直流誤差源是輸入失調電壓，而較高增益配置下占主導地位的輸出直流誤差源是輸入偏置電流和開關泄漏電流。以下部分概述了PGTIA電路中的主要誤差。

PGTIA電路（見圖78）將電容式傳感器（即光電二極管）建模為具有閉合環路運算放大器的電流源。該虛地將 +IN 偏置電壓傳遞到反相節點，并將反相節點的偏置電壓作為二極管偏置電壓的一部分進行求和，同時將光電二極管電流從輸出引腳通過反饋電阻引出。該電阻與分流電容（C F ）和分流電阻（R SH ）并聯，與電流源一起構成電路模型。傳感器信號通過PGTIA的任何路徑流動，其理想傳遞函數為VOUT = 二極管電流（I D ）× R F0 （因為已選擇RF0增益路徑）。當光電二極管暗電流（I DARK ）顯著，且施加較大反向偏置電壓（-V B ）時，它也可能包含在源模型中。

失調電壓

PGTIA中放大器的失調電壓限制了系統在低增益下可檢測到的最小信號。誤差出現在PGTIA的輸出端，這是由于放大器TIA增益（對于典型反相放大器，為放大器的直流噪聲增益（1 + R F /R SH ））引起的，其中RSH是光電二極管中的任何分流電阻。對于RSH >> R F ，這可簡化為失調電壓誤差，它會影響ADC對于所有增益的可用且準確的編碼。因為AD44351 - 2是一款內置失調和失調漂移修整功能的器件，它能夠在25°C時實現最大100 μV的失調電壓，以及0.85 μV/°C的失調漂移。