漱?相較於典型的時脈緩衝應用裝置，在具有較低頻率與較少需求的消費性電子應用裝置中，採用價格低廉的高速運算放大器（～100MHz頻寬）可以提供比傳統的時脈緩衝器更具吸引力的替代方案。高速放大器比傳統的時脈緩衝器還要便宜，同時又能夠符合在設計上的廣範圍設定。

對於低成本的時脈緩衝器來說，ADA 4850（-1/-2）、ADA 4851（-1/-2/-4）、ADA 4853（-1/-2/-3）、以及AD 8061單電源供應運算放大器是相當不錯的選擇。這些放大器全部都具有低供應電壓、低供應電流、針對供電源敏感應用裝置的斷電模式、以及軌對軌輸出等特點，能夠藉以實現廣大的動態範圍。

靈活應用運算放大器

相對於傳統的時脈緩衝器，運算放大器的一項優點就是具有彈性。運算放大器可以將計時脈衝（clock pulse）予以緩衝、放大、偏移、反相、加總、減去、或是過濾。它們具有高輸入阻抗、低輸入偏壓電流、低供應電流、獨立的斷電模式（針對在單一封裝中的多重放大器）、低輸出阻抗、以及低傳播延遲。

設計工程師在時脈緩衝應用裝置中使用運算放大器時，對於某些運作上的限制必須要有所認知與遵守。就以利用電壓反饋放大器設定增益頻寬的產品來舉例。當放大器電路的封閉迴路增益提高時，其頻寬就會縮減。因此較大的增益也就意味著較低的頻寬。串接每組都具有較低增益的多重放大器，將可以使放大器能夠在較高的頻寬下運作，藉此確保信號路徑的總體增益與頻寬。

《圖一 非反相運算放大器時脈緩衝》

避免輸出階飽和失真

對於可攜式電子設備來說，單電源供應的運作是相當重要的。依據定義，單電源供應運算放大器的輸入共模範圍應該包括有負極軌（negative rail）（接地）；其中大部分都會低於接地的200 mV。然而這並不代表輸出就可以在低於接地以下擺盪。典型軌對軌放大器的輸出階會採用共通的發射極設定。因此，輸出所能夠到達最接近軌的值為Vce (sat)，其範圍可以從數十毫伏特一直到數百毫伏特，依據輸出負載而定。

幸運的是，在這些應用裝置當中，輸出在到達接地的過程中並不會經常性的需要擺盪。然而當輸入過於接近接地時（介於100mV至200mV），輸出階就會飽和，進而產生失真以及較長的回復時間。在直流耦合（dc-coupled）的系統當中，將信號低點保持在高於200mV之上，或者使用- 200mV的負極供應電壓。不論是兩者之中的哪一種方法，都可以避免輸出階進入飽和狀態。

《圖二 在33MHz下，G=+2的暫態響應》

放大器之裕度設定輸入

放大器也可以用來設定裕度（headroom），或是它們的擺盪與正極軌可以有多接近，因此也必須要加以注意，以便配合輸入共模範圍的高邊。假如輸入電壓變得太高時，輸出階將會產生失真與截斷的情況。ADA 4850與ADA 4851需要有2.2 V的裕度，AD 8061需要1.8 V，而ADA 4853則只需要1.2 V。

圖1中所示為單電源供應的非反相運算放大器以增益為+ 2之下的時脈緩衝。圖2中所示為其暫態響應（transient response）。正如同所設定的一樣，AD 8061的上限大約是33 MHz。而其所具有的2 ns傳播延遲則能夠與部份專用的時脈緩衝相匹敵。

《圖三 交流耦合（AC coupled）時脈緩衝（單一增益）》

單電源供應實例

在某些應用裝置中可以使用直流耦合，這將使得較高頻寬的放大器能夠被加以運用，以延伸頻率性能。這些放大器可以將其輸入與輸出予以偏壓至中供應（mid-supply），藉此使其能夠應用在單電源供應的應用裝置當中。

圖3所示為採用AD 8057高速放大器的架構。該元件具有325 MHZ頻寬以及1150 V/μs的轉換率等特點，可以針對單一增益予以設定。注意到負載電阻會回返至等同於輸入信號dc平均值的電壓。這可以確保其輸出將會參考至接地。此設定的較高運作範圍大約是在100 MHz。圖4所示為時脈回應。注意到被維持在高達90 MHz的良好時脈保真度。

《圖四 交流耦合時脈緩衝暫態響應》

結語

如上所示，當設計中需要一組時脈緩衝時，高速放大器往往能夠以較低的成本提供更多的彈性，進而使得高速放大器可以在許多的應用裝置中與傳統的時脈緩衝相匹敵。不論是單一電源供應或是雙電源供應放大器都能夠加以使用，此必須依據特定的應用裝置來加以決定。

--本文由ADI提供--