SGM8959-1/2：高精度零漂移運算放大器的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，運算放大器是一種極為基礎(chǔ)且關(guān)鍵的器件，廣泛應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)中。今天，我們要深入探討SGMICRO推出的SGM8959-1和SGM8959-2這兩款低失調(diào)電壓、低噪聲、高精度的零漂移運算放大器。

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1. 產(chǎn)品概述

SGM8959-1為單通道運算放大器，SGM8959-2為雙通道運算放大器。它們均采用CMOS工藝，具備低功耗、高精度的特點。該系列器件可在1.8V至5.5V的單電源或±0.9V至±2.75V的雙電源下工作，每個放大器的靜態(tài)電流僅為380μA。同時，支持軌到軌輸入輸出操作，輸入共模電壓范圍為((-V{S}) - 0.1V)至((+V{S}) + 0.1V)，輸出范圍為((-V{S})+0.005 V)至((+V{S})-0.005 V)。

這種寬電壓范圍和低功耗的特性，使得SGM8959-1/2非常適合在低電壓、低功耗系統(tǒng)中使用。其高阻抗輸入和最大10μV的零漂移失調(diào)電壓，讓它們在需要高精度的應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，例如高精度ADC的高線性度驅(qū)動器。

2. 產(chǎn)品特性

2.1 低輸入失調(diào)電壓和低噪聲

最大10μV的輸入失調(diào)電壓，確保了放大器在工作時的高精度。在0.1Hz至10Hz頻段，輸入電壓噪聲僅為(0.2 μV_{P - P})，1kHz時輸入電壓噪聲密度為8nV/√Hz，有效降低了信號處理過程中的噪聲干擾。

2.2 良好的動態(tài)性能

增益帶寬積達到3.9MHz，壓擺率為1.0V/μs，能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，滿足高速信號處理的需求。

2.3 集成EMI濾波器

該濾波器可以有效抑制電磁干擾，提高放大器在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 軌到軌輸入輸出

支持軌到軌輸入輸出操作，使得放大器能夠充分利用電源電壓范圍，提高信號處理的動態(tài)范圍。

2.5 寬電源電壓范圍和低靜態(tài)電流

可在1.8V至5.5V單電源或±0.9V至±2.75V雙電源下工作，每個放大器典型靜態(tài)電流為380μA，適合電池供電等對功耗要求較高的應(yīng)用。

2.6 寬工作溫度范圍

工作溫度范圍為 -40℃至 +125℃，能夠適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。

2.7 小封裝形式

SGM8959-1有Green SOT - 23 - 5、SC70 - 5和SOIC - 8三種封裝；SGM8959-2有Green SOIC - 8和TDFN - 3×3 - 8L兩種封裝，方便不同應(yīng)用場景的布局設(shè)計。

3. 電氣特性

3.1 輸入特性

在(V{S}=5V)、(V{CM}=V{S} / 2)、(V{OUT }=V{S} / 2)和(R{L}=10 kΩ)至(V{S} / 2)的條件下，25℃時輸入失調(diào)電壓典型值為2.5μV，最大值為10μV；輸入失調(diào)電壓漂移為0.032μV/℃；輸入偏置電流典型值為350pA；輸入失調(diào)電流典型值為700pA；輸入共模電壓范圍為((-V{S}) - 0.1V)至((+V_{S}) + 0.1V)；共模抑制比在25℃時典型值為123dB。

當(dāng)(V_{S}=1.8V)時，部分參數(shù)會有所變化，例如輸入失調(diào)電壓典型值變?yōu)?.0μV，共模抑制比典型值為122dB等。

3.2 輸出特性

在上述條件下，25℃時輸出電壓擺幅典型值為5mV，最大值為10mV；短路電流典型值為42mA。

3.3 電源特性

指定電壓范圍為1.8V至5.5V，電源抑制比在(V{S}=1.8V)至5.5V、(V{CM}=0.2V)、25℃時典型值為1μV/V；每個放大器的靜態(tài)電流在25℃時典型值為380μA，最大值為560μA。

3.4 動態(tài)性能

增益帶寬積在(C{L}=30pF)、25℃時典型值為4MHz；壓擺率在(G = +1)、(V{OUT }=2V{P - P})、(C{L}=30pF)、25℃時典型值為1V/μs。

3.5 噪聲特性

在0.1Hz至10Hz頻段，輸入電壓噪聲在25℃時典型值為(0.2 μV_{P - P})；1kHz時輸入電壓噪聲密度典型值為8nV/√Hz，輸入電流噪聲密度典型值為3pA/√Hz。

4. 典型性能特性

4.1 靜態(tài)電流與溫度關(guān)系

靜態(tài)電流會隨著溫度的變化而變化，不同電源電壓下的變化趨勢有所不同。這對于在不同溫度環(huán)境下使用的設(shè)備，需要考慮靜態(tài)電流對功耗的影響。

4.2 過壓恢復(fù)特性

包括正過壓恢復(fù)和負(fù)過壓恢復(fù)，在特定的增益和負(fù)載條件下，放大器能夠快速從過壓狀態(tài)恢復(fù)正常工作。

4.3 階躍響應(yīng)特性

分為大信號階躍響應(yīng)和小信號階躍響應(yīng)，反映了放大器對輸入信號階躍變化的響應(yīng)速度和性能。

4.4 小信號過沖與負(fù)載電容關(guān)系

小信號過沖百分比會隨著負(fù)載電容的變化而變化，在設(shè)計時需要根據(jù)負(fù)載電容的大小來評估放大器的性能。

4.5 共模抑制比和電源抑制比與頻率關(guān)系

隨著頻率的升高，共模抑制比和電源抑制比會逐漸下降，需要在設(shè)計中考慮頻率因素對放大器性能的影響。

4.6 通道分離與頻率關(guān)系

在特定條件下，通道分離度會隨著頻率的變化而變化，對于多通道應(yīng)用需要關(guān)注通道之間的干擾問題。

4.7 開環(huán)電壓增益和相位與頻率關(guān)系

開環(huán)電壓增益和相位會隨著頻率的變化而變化，這對于理解放大器的頻率響應(yīng)特性非常重要。

4.8 噪聲特性

在0.1Hz至10Hz頻段的噪聲表現(xiàn)，以及輸入電壓噪聲密度與頻率的關(guān)系，有助于評估放大器在不同頻率下的噪聲性能。

5. 應(yīng)用信息

5.1 軌到軌輸入

當(dāng)SGM8959-1/2在1.8V至5.5V電源下工作時，輸入共模電壓范圍為((-V{S}) - 0.1V)至((+V{S}) + 0.1V)。輸入等效電路中的ESD二極管會限制輸入電壓不超過電源軌。

5.2 輸入電流限制保護

為防止ESD二極管和放大器因電流過大而損壞，可在輸入端添加一個電阻來限制電流不超過10mA。但需要注意的是，該電阻會引入熱噪聲，因此其阻值應(yīng)盡可能小。

5.3 軌到軌輸出

支持軌到軌輸出操作，在單電源應(yīng)用中，例如(+V{S}=5V)、(-V{S}=GND)，10kΩ負(fù)載電阻連接到(V_{S} / 2)時，典型輸出擺幅范圍為0.005V至4.995V。

5.4 驅(qū)動容性負(fù)載

SGM8959-1/2設(shè)計用于驅(qū)動1nF容性負(fù)載且具有單位增益穩(wěn)定性。如果需要驅(qū)動更大的容性負(fù)載，可以使用特定的電路，通過反饋回路補償(R_{iso})產(chǎn)生的IR壓降。

5.5 電源去耦和布局

干凈、低噪聲的電源對于放大器電路設(shè)計至關(guān)重要。電源旁路是清除電源噪聲的有效方法，通常使用10μF陶瓷電容與0.1μF或0.01μF陶瓷電容并聯(lián)，并將其盡可能靠近(+V{S})和(-V{S})電源引腳放置。

5.6 接地

在低速應(yīng)用中，單點接地技術(shù)是消除接地噪聲的簡單有效方法；在高速應(yīng)用中，使用完整的接地平面技術(shù)可以幫助散熱和減少EMI噪聲拾取。

5.7 減少輸入輸出耦合

為減少輸入輸出之間的耦合，輸入走線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電源或輸出走線，敏感走線不應(yīng)與噪聲走線在同一層平行布置，而應(yīng)在不同層垂直布置，以減少串?dāng)_。

5.8 典型應(yīng)用電路

• 差分放大器：經(jīng)典差分放大器電路，當(dāng)(R{4} / R{3}=R{2} / R{1})時，(V{OUT }=(V{P}-V{N}) ×R{2} / R{1}+V{REF})。
• 高輸入阻抗差分放大器：在輸入端添加放大器以增加輸入阻抗，消除了普通差分放大器輸入阻抗低的缺點。
• 有源低通濾波器：直流增益等于(-R{2} / R{1})，-3dB截止頻率等于(1 / 2 pi R_{2} C)。設(shè)計時，濾波器帶寬應(yīng)小于放大器帶寬，電阻值應(yīng)盡可能低，以減少PCB布局中寄生參數(shù)引起的振鈴或振蕩。

6. 封裝信息

SGM8959-1/2提供多種封裝形式，每種封裝都有詳細(xì)的尺寸規(guī)格和推薦的焊盤布局。同時，還提供了卷帶和卷軸信息以及紙箱尺寸信息，方便工程師進行生產(chǎn)和組裝。

SGM8959-1/2運算放大器憑借其低失調(diào)電壓、低噪聲、高精度、寬電源電壓范圍、良好的動態(tài)性能和豐富的封裝形式等優(yōu)點，在工業(yè)設(shè)備、電池供電設(shè)備、傳感器信號調(diào)理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計相關(guān)電路時，可以根據(jù)具體需求選擇合適的封裝和工作條件，充分發(fā)揮該系列放大器的性能優(yōu)勢。你在實際應(yīng)用中是否遇到過類似運算放大器的選型和設(shè)計問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。