RENESAS EL5164、EL5165、EL5364：高速电流反馈放大器的卓越之选

在电子设计领域，高速、低功耗的放大器一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来深入了解一下 RENESAS 的 EL5164、EL5165 和 EL5364 这三款 600MHz 电流反馈放大器，看看它们在实际应用中能为我们带来哪些优势。

文件下载：EL5164IWZ-T7.pdf

产品概述

EL5164、EL5165 和 EL5364 是具有 600MHz 高带宽的电流反馈放大器，非常适合当今的高速视频和监视器应用。它们每放大器仅需 3.5mA 的电源电流，并且能够在 5V 至 12V 的单电源电压下运行，这使得它们成为手持、便携式或电池供电设备的理想选择。此外，EL5164 和 EL5364 还具有使能和禁用功能，可将每个放大器的电源电流降至典型的 14µA。

产品特性

1. 高带宽：-3dB 带宽高达 600MHz，能满足高速信号处理需求。
2. 快速压摆率：4700V/µs 的压摆率，可实现快速信号转换。
3. 低电源电流：仅 3.5mA 的电源电流，功耗低。
4. 宽电源范围：支持 5V 至 12V 的单电源和双电源操作。
5. 快速使能/禁用：EL5164 和 EL5364 具备此功能，方便控制功耗。
6. 多种封装形式：提供 SOT - 23、SOIC、QSOP 等多种封装，满足不同应用需求。
7. 高速产品可选：还有 1.4GHz 的 EL5166 和 EL5167 以及 500MHz 的单、双、三放大器配置产品可供选择。
8. 环保设计：符合 RoHS 标准，无铅环保。

应用领域

• 视频放大器：为视频信号提供高质量放大。
• 电缆驱动器：驱动电缆传输信号。
• RGB 放大器：用于 RGB 信号处理。
• 测试设备：满足测试设备对高速信号处理的要求。
• 仪器仪表：为仪器仪表提供精确的信号放大。
• 电流到电压转换器：实现电流到电压的转换。

电气特性

交流性能

• -3dB 带宽：在不同增益和负载条件下，具有不同的带宽表现。例如，在 (A{V}= +1)，(R{L}= 500Omega)，(R{F}= 510Omega) 时，带宽为 600MHz；在 (A{V}= +2)，(R{L}= 150Omega)，(R{F}= 412Omega) 时，带宽为 450MHz。
• 压摆率：EL5164 和 EL5165 在 (V{OUT}= -3V) 到 (+3V)，(A{V}= +2)，(R_{L}= 100Omega) 条件下，压摆率为 3500 - 7000V/µs；EL5364 在相同条件下，压摆率为 3000 - 6000V/µs。
• 0.1% 建立时间：在 (V{OUT}= -2.5V) 到 (+2.5V)，(A{V}= +2)，(R{F}= R{G}= 1kOmega) 时，建立时间为 15ns。
• 输入电压噪声：在 (f = 1MHz) 时，输入电压噪声为 2.1nV/√Hz。
• 输入电流噪声：IN - 和 IN + 输入电流噪声在 (f = 1MHz) 时均为 13pA/√Hz。
• 谐波失真：在 5MHz，2.5V P - P 信号下，HD2 为 - 81dBc，HD3 为 - 74dBc。
• 差分增益误差和差分相位误差：在 (A_{V}= +2) 时，差分增益误差和差分相位误差均为 0.01% 和 0.01°。

直流性能

• 失调电压：范围为 - 5mV 到 + 5mV，典型值为 1.5mV。
• 输入失调电压温度系数：从 (T{MIN}) 到 (T{MAX}) 测量，为 6µV/°C。
• 开环跨阻增益：为 1.1 - 3MΩ。

输入特性

• 共模输入范围：为 ±3V 到 ±3.3V。
• 共模抑制比：在 (V_{IN}= ±3V) 时，为 50 - 75dB。
• 输入电流共模抑制：为 - 1 到 + 1µA/V。
• 输入电流：IN + 和 IN - 输入电流范围为 - 10µA 到 + 10µA，典型值为 2µA。
• 输入电阻：+ 输入电阻为 300 - 1200kΩ，典型值为 650kΩ。
• 输入电容：为 1pF。

输出特性

• 输出电压摆幅：在 (R{L}= 150Omega) 到 GND 时，为 ±3.6 - ±4.0V；在 (R{L}= 1kOmega) 到 GND 时，为 ±3.9 - ±4.2V。
• 输出电流：在 (R_{L}= 10Omega) 到 GND 时，为 100 - 190mA。

电源特性

• 电源电流：启用时，每个放大器无负载且 (V{IN}= 0V) 时，为 3.2 - 4.2mA；禁用时，EL5164 和 EL5364 每个放大器无负载且 (V{IN}= 0V) 时，为 0 - 25µA。
• 电源抑制比：在 DC，(V_{S}= ±4.75V) 到 ±5.25V 时，为 65 - 79dB。
• 输入电流电源抑制：在 DC，(V_{S}= ±4.75V) 到 ±5.25V 时，为 - 1 到 + 1µA/V。

使能特性（仅 EL5164 和 EL5364）

• 使能时间：为 200ns。
• 禁用时间：为 800ns。
• CE 引脚输入高电流：在 (CE = V_{S}+ ) 时，为 1 - 25µA。
• CE 引脚输入低电流：在 (CE = (V_{S}+) - 5V) 时，为 - 1 到 + 1µA。
• CE 输入高电压（用于掉电）：为 ((V_{S}+) - 1V)。
• CE 输入低电压（用于上电）：为 ((V_{S}+) - 3V)。

设计要点

印刷电路板布局

良好的印刷电路板布局对于这些高频放大器的性能至关重要。低阻抗接地平面的构建是必不可少的，建议使用表面贴装元件，如果使用有引脚的元件，引脚长度应尽可能短。电源引脚必须进行良好的旁路，以降低振荡风险。在每个电源引脚处放置一个 4.7µF 钽电容与一个 0.01µF 电容并联的组合效果较好。为了获得良好的交流性能，应尽量减少寄生电容，特别是在反相输入端。即使使用接地平面，也应将其从反相输入端附近的区域移除，以最小化该节点的杂散电容。

反馈电阻值

EL5164、EL5165 和 EL5364 设计用于 (A{V}= +2) 时，(R{F}) 约为 412Ω，此时在 (A{V}= 2) 时可获得 450MHz 的 - 3dB 带宽和 1dB 的峰值。由于它们是电流反馈放大器，可以通过改变 (R{F}) 的值来获得更多带宽。随着闭环增益的增加，带宽会略有下降，但稳定性会增加。因此，可以在保持稳定性的前提下，将 (R_{F}) 的值降低到指定的 412Ω 以下，从而在增加闭环增益时仅略微损失带宽。

电源电压范围和单电源操作

这些放大器设计用于 5V 至 10V 的电源电压范围，可在 ±2.5V 至 ±5V 的双电源或 5V 至 10V 的单电源下工作。输入范围可扩展到距任一电源 2V 以内，输出范围可扩展到距电源轨 1V 以内。在单电源应用中，由于外部下拉电阻接地，输出范围会更大。

视频性能

为了实现良好的视频性能，放大器必须在输出直流电平变化时保持相同的输出阻抗和频率响应。EL5164、EL5165 和 EL5364 采用了特殊电路，可减少输出阻抗随输出电流的变化，从而在驱动 150Ω 负载且增益为 2 时，差分增益和差分相位误差分别为 0.01% 和 0.01°。在 500Ω 负载且增益为 + 1 的条件下，也能达到相同的性能指标。

输出驱动能力

尽管每个放大器的电源电流仅为 3.5mA，但它们能够提供至少 ±100mA 的输出电流，能够驱动 50Ω 负载至电源轨，非常适合在电信应用中驱动隔离变压器。

驱动电缆和容性负载

作为电缆驱动器时，建议采用双端接以实现无反射性能。对于没有后端接电阻的高容性负载应用，可以在输出端串联一个 5Ω 至 50Ω 的小电阻来消除大部分峰值。同时，可以选择合适的增益电阻 (R{G}) 来补偿因该附加电阻在输出端产生的增益损失，也可以增加反馈电阻 (R{F}) 的值来减少峰值。

电流限制

这些放大器没有内部输出电流限制电路，如果输出短路，可能会超过输出电流或功耗的绝对最大额定值，从而导致器件损坏。

功耗计算

由于 EL5164、EL5165 和 EL5364 具有较高的输出驱动能力，在某些高负载电流条件下，可能会超过 + 125°C 的绝对最大结温。当 (R{L}) 低于约 25Ω 时，需要根据以下公式计算最大结温 (T{JMAX})，以确定是否需要修改电源电压、负载条件或封装类型以确保在安全工作区域内： [T{JMAX }=T{MAX }+left(theta{JA} × n × PD{MAX }right)] [P D{MAX }=left(2 × V{S} × I{S M A X}right)+left[left(V{S}-V{OUTMAX }right) × frac{V{OUTMAX }}{R{L}}right]] 其中，(T{MAX}) 为最大环境温度，(theta{JA}) 为封装的热阻，(n) 为封装内放大器的数量，(PD{MAX}) 为封装内每个放大器的最大功耗，(V{S}) 为电源电压，(I{SMAX}) 为最大电源电流（4.2mA），(V{OUTMAX}) 为所需的最大输出电压，(R{L}) 为负载电阻。

典型应用电路

文档中给出了几种典型应用电路，如反相 200mA 输出电流分配放大器、快速建立精密放大器和差分线驱动器/接收器等，这些电路为工程师在实际设计中提供了参考。

总的来说，RENESAS 的 EL5164、EL5165 和 EL5364 电流反馈放大器以其高带宽、低功耗、多种封装形式和良好的性能，为电子工程师在高速、低功耗应用中提供了一个优秀的选择。在设计过程中，需要注意印刷电路板布局、反馈电阻值、电源电压范围等要点，以确保放大器能够发挥最佳性能。你在实际应用中是否使用过类似的放大器呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。