在消費電子應用中，與典型的時鐘緩沖應用相比，其頻率往往較低，要求也更低，廉價的高速運算放大器（~100 MHz帶寬）可以為傳統時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時鐘緩沖器便宜，但它們可以適應各種設計配置。

ADA4850 （-1/-2）、ADA4851 （-1/-2/-4）、ADA4853 （-1/-2/-3） 和 AD8061 單電源運算放大器是低成本時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用的省電模式以及可實現寬動態范圍的軌到軌輸出。

與傳統時鐘緩沖器相比，運算放大器的一個優勢是靈活性。運算放大器允許對時鐘脈沖進行緩沖、放大、偏移、反相、求和、減去或濾波。它們提供高輸入阻抗、低輸入偏置電流、低電源電流、獨立的關斷（適用于單個封裝中的多個放大器）、低輸出阻抗和低傳播延遲。

設計人員在時鐘緩沖器應用中使用運算放大器時，必須認識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。級聯多個放大器，每個放大器的增益較低，允許放大器在更高的帶寬下工作，從而保留信號路徑的整體增益和帶寬。

單電源供電對于便攜式電子產品非常重要。根據定義，單電源運算放大器的輸入共模范圍包括負電源軌（地）;大多數可以低于地電位200 mV。然而，這并不意味著輸出可以擺動到地電位以下。典型雙極性軌到軌放大器的輸出級采用共發射極配置。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，具體取決于輸出負載。

幸運的是，在這些應用中，輸出通常不必一直擺動到地。然而，當輸入過于接近地電位（約100 mV – 200 mV）時，輸出級可能會飽和，從而導致失真和較長的恢復時間。在直流耦合系統中，將信號的“低電平”保持在200 mV以上，或使用–200 mV負電源電壓。這兩種方法都將防止輸出級進入飽和狀態。

放大器還規定了裕量，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的單電源同相運算放大器時鐘緩沖器。圖2顯示了其瞬態響應。根據配置，AD8061的上限約為33 MHz。其2 ns傳播延遲可與一些專用時鐘緩沖器相媲美。

圖2.G = +2 33 MHz 時的瞬態響應

在某些應用中，可以使用交流耦合，從而允許使用更高帶寬的放大器來實現擴展頻率性能。這些放大器可用于單電源應用，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，可針對單位增益進行配置。請注意，負載電阻返回到輸入信號的直流平均值電壓。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 顯示了時鐘響應。請注意，良好的脈沖保真度保持在 90 MHz。

圖3.交流耦合時鐘緩沖器（單位增益）

圖4.交流耦合時鐘緩沖器瞬態響應

如圖所示，當設計需要時鐘緩沖器時，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用中與傳統時鐘緩沖器競爭。可以使用單電源或雙電源放大器，具體取決于具體應用。

審核編輯：郭婷