與傳統(tǒng)的時鐘緩沖器相比，運(yùn)算放大器的一個優(yōu)點(diǎn)是具有靈活性。運(yùn)算放大器可以將時鐘脈沖進(jìn)行緩沖、放大、失調(diào)、反向、相加、相減或濾波。它們提供高輸入阻抗、低輸入偏置電流、低電源電流、獨(dú)立的省電模式（針對單個封裝中的多個放大器）、低輸出阻抗，以及低傳播延遲。

 

當(dāng)在時鐘緩沖應(yīng)用中使用運(yùn)算放大器時，設(shè)計者必須認(rèn)識到并遵循一些工作限制。以電壓反饋型放大器的增益帶寬積為例，當(dāng)放大器電路的閉環(huán)增益增加時，它的帶寬會降低，因此較大的增益意味著較小的帶寬。將多個低增益放大器進(jìn)行級聯(lián)以達(dá)到較高的帶寬，由此確保信號路徑的總體增益和帶寬。

 

單電源工作對于便攜式電子設(shè)備來說是很重要的。根據(jù)定義，單電源運(yùn)算放大器的輸入共模范圍包括負(fù)軌（地），大部分甚至比地還低200mV，但這并不表示輸出電壓的擺幅可以到地以下。典型軌對軌放大器的輸出級采用共發(fā)射極配置。因此，輸出電壓和軌電壓的最小差距是Vce（sat），其范圍可以從數(shù)十毫伏到數(shù)百毫伏，具體取決于輸出負(fù)載。

 

幸運(yùn)的是，在這些應(yīng)用中，輸出電壓的擺幅通常不需要總是達(dá)到地電壓。但是，當(dāng)輸入太接近地時（大約100mv～200mv），輸出級可能會達(dá)到飽和，導(dǎo)致失真以及較長的恢復(fù)時間。在直流耦合系統(tǒng)中，應(yīng)該確保信號電壓的低點(diǎn)高于200mV，或使用-200mV的負(fù)供電電壓，這兩種方法都可以避免輸出級進(jìn)入飽和狀態(tài)。

 

放大器對裕量也有要求，也就是其電壓的擺幅與正電源電壓之間能夠有多接近，因此還必須留意輸入共模范圍的高端。如果輸入電壓太高，輸出電壓會失真并被截斷。

 

ADA4850和ADA4851需要2.2V的裕量，AD8061需要1.8V的裕量，而ADA4853僅需要1.2V的裕量。

 

圖1所示的是一個增益為2的單電源同向運(yùn)算放大器時鐘緩沖器，圖2所示的是它的瞬態(tài)響應(yīng)。按照配置，AD8061的上限約為33MHz，其2ns的傳輸延遲可與一些專用的時鐘緩沖器相媲美。

 

圖1. 同向運(yùn)算放大器時鐘緩沖器

 

圖2. 33MHz頻率下，增益=＋2的瞬態(tài)響應(yīng)

 

在某些應(yīng)用中可以使用交流耦合，它允許使用更高帶寬的放大器以擴(kuò)展頻率性能。通過將輸入和輸出偏壓至電源電壓的中間值，這些放大器可被用于單電源應(yīng)用中。

 

圖3所示的是使用AD8057高速放大器的設(shè)計，這款器件具有325MHz帶寬和1150V/μs壓擺率，在此電路設(shè)置為單位增益。應(yīng)當(dāng)注意的是，通過隔直電容C6后，負(fù)載上的電壓與輸入信號Vin上的交流分量相等，且不含直流分量。這個電路的工作頻率范圍接近100MHz。圖4所示的是時鐘響應(yīng)，可以看到當(dāng)頻率高達(dá)90MHz時仍然可以維持較好的脈沖保真度。

 

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(tài)響應(yīng)

 

如上所示，當(dāng)設(shè)計時鐘緩沖器時，高速放大器往往能夠以更低的成本提供更多的靈活性，在許多應(yīng)用中都能夠同傳統(tǒng)的時鐘緩沖器相競爭。針對具體的應(yīng)用，還可以選擇使用單電源放大器或雙電源放大器。