AD549鉴赏及点评

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 13:29

三极管有三大缺陷：厄利效应、CCO电容、输出电阻变化导致谐波。至于二次击穿、热稳定性都是次要缺陷。

设计师是如何避开缺陷，以较少的节点达到极致的性能都是令人赞叹的。

当然，我现在做到绕开放大，以激励的方式达到信号增幅的效果，在没有仔细阅读scott wurcer私下交谈内容之前，我不会相信不失真放大信号如此简单。

那么，现在让我们一起看看AD549给我们带来了什么。

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 13:31

AD549 是一种所谓的电表运算放大器。这些运放具有极低的输入电流。在带有索引 L 的最佳等级中，典型输入电流无论共模电压如何均为 40fA。

这相当于每四个微秒仅有一个电子。在最高工作温度 70°C 之前，这个电流通常会急剧上升，但仍然保持在 2.8pA 以下。

典型失调电压为 0.3mV，在高温下可增加至 0.9mV。带宽为 1MHz，斜率速度为 3V/µs。

1992 年的 Anolog Devices 广告将 AD549 的规格与其他低噪声运放进行了比较。AD549 的偏置电流特别引人注目。它是所有类型中最低的。

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 13:32

Analog Devices 通过所谓的“顶门结型场效应晶体管技术”实现了极低的输入电流。数据表提到专利 US5319227 “具有增加顶门掺杂浓度的低漏电结型场效应晶体管”。

该专利描述了一种特殊的结型场效应晶体管，并包含上述图，这里已将其着色以更好地理解。

普通结型场效应晶体管的漏电流主要发生在门和衬底之间的大界面处。在专利中描述的顶门结型场效应晶体管中，门的上部与下部隔离。

正如将要展示的那样，AD549 的输入信号仅连接到门的上部。小面积和与衬底的隔离显著降低了漏电流。

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 13:34

这是逆向工程获得的图像

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 13:36

芯片上有编号549和两次两个字母，可能是开发者的缩写。该设计可以追溯到1985年。

几个电阻器是用激光校准的。典型的是，Analog Devices有一个带有测试垫的正方形在下边缘，用于调整激光工艺，并在右上角雕刻有数字1。

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 13:37

本帖最后由断桥烟雨于 2026-2-21 13:48 编辑

下面是他的图纸，

蓝色部分是温度稳定的恒流部分，每个芯片都有，我暂时对这部分没有什么心得。

红色部分是差分和信号激励。J6J7是差分，电阻是先覆膜后用激光修正到合适的阻值，JFET管生产离散很大，基本上都需要调整，卖得也贵。

Q16Q15是差分修正，因为J8J9是P型JFET管，所以电位要高于源级，这里Q16Q15是NPN管是正确的，这种修正我模拟过，个人感觉不是很明显。

Q17~Q19是镜像，注意，这里Q20是一个恒流，我第一次看到这种设计，可以想象这样做增益的提高幅度是非常大的。

MT4S301 · 发表于 2026-2-21 13:39

你从eevblog搬东德人的东西他同意了吗？

zysblm · 发表于 2026-2-21 13:51

感谢楼主搬来分享

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 13:51

MT4S301 发表于 2026-2-21 13:39
你从eevblog搬东德人的东西他同意了吗？

他是从工艺上分析，你拿来有什么用？对你没有帮助。

我是分析电路，我拿取我需要的精华，从中获得灵感。

ADA797的芯片图和图纸就在哪里，谁又能读懂而对自己的设计有帮助能？

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 14:02

Q21是三极管的二极管模式，防止差分失衡。

Q23是一级缓冲，因为激励出来的信号阻抗非常高，无法直接再次驱动放大。这里没办法计算电流，否则可以算出输入阻抗。

Q25是主放大，后面就没什么吸引我的注意了。

对镜像恒流这种手法很有意思，我记得好评如潮的lm4562也有这种手法，改天模拟lm4562或许能有心得。

断桥烟雨 · 发表于 2026-2-21 14:11

下面是源者对电路的分析，他的关注点与我不同，他这个层次更关注的是工艺：

AD549的数据手册中没有电路图。然而，它引用了专利US4639683，该专利描述了上述运算放大器。正如将要展示的那样，那里所示的原理图与AD549中的电路除了一个小细节外是相同的。为了更好地理解，各个功能模块已被着色。

红色块是OP549输入端的差分放大器。JFET管J6/J7是输入晶体管。它们各自有两个栅极终端，其中只有顶部栅极连接到相应的输入。差分放大器有其自己的V-电位。双晶体管Q21确保该部分电路中的电位永远不会过高。晶体管Q18/Q19代表一个电流镜，输入晶体管通过它工作。Q17产生电流镜的基极电流。晶体管Q23与电流源Q22一起构成差分放大器的输出。电流源Q20似乎被插入在左侧路径中，以使电路尽可能对称。

晶体管Q15/Q16在输入级过驱动时可能减少饱和效应。在这种情况下，它们打开级联晶体管J8/J9（青色），否则它们会屏蔽输入晶体管免受共模电压的影响。

偏置设置（蓝色）相对复杂。它基于两个JFET晶体管J1A和J1B以及电阻器R1。它们之间产生的参考电流通过晶体管Q1分配到J3和J5下的电路部分。JFET级联电路隔离了电流源免受电压波动的影响。参考电流在下半部分通过晶体管Q3-Q6和Q9-Q12进一步乘法处理。

电阻器R2A保持平衡，使得在测试垫30、J6和J7的前栅极处相同的电位。通过晶体管Q8/Q13/Q14（绿色）将此电位传递到各自的背栅极。这确保了前栅极和背栅极总是有相同的电位。

输入放大器控制电压放大器级（黄色），该级又控制输出级（灰色）。静止电流设置（紫色）减少交叉失真。功率放大器由其自身的电流镜像供电，由Q7和J10组成。Q30和Q31保护输出级不受过高电流的影响。低侧的过电流不会直接降低其输出电平，而是影响电压放大器级的驱动。

电路的一个重要点是调整。首先，使用电阻R1，将通过J1A/J1B的电流设置为JFET的温度系数最小的值。然后，调整R2A，使点30的电位与前栅极（即AD549的输入）相同。这是为了在后栅极和前栅极获得相同的电位。JFETs J1A/J1B的构造与输入晶体管J6/J7相同。这确保了生产差异和漂移效应对这两个晶体管对的影响非常相似。

偏置调整后，输入级的偏置电压和温度漂移被调整。电阻R5/R6定义了两个输入晶体管的电流分布。由于JFET的温度漂移取决于漏极电流，因此可以通过这些电阻来调整偏置电压的温度漂移。因此，对于JFET差分放大器来说，通过漏极电流的比例来调整偏置电压并不理想，因为这同时改变了偏置电压的温度漂移。相反，AD549的偏置电压是通过源电阻R2B/R2C来调整的。因为没有简单的方法可以外部改变源电阻，所以外部偏置调整仍然通过两个分支的电流分布来实现。因此，数据表表明，每调整毫伏的偏移电压，温度漂移会增加高达2.4µV/°C。