MAX9914 - MAX9917：低功耗運(yùn)放的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，為電池供電的應(yīng)用尋找合適的運(yùn)算放大器是一項(xiàng)常見(jiàn)且關(guān)鍵的任務(wù)。今天，我們就來(lái)深入了解一下 Maxim Integrated 推出的 MAX9914 - MAX9917 系列運(yùn)算放大器，看看它們?yōu)楹文茉诒姸喈a(chǎn)品中脫穎而出。

文件下載：MAX9914.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX9914 - MAX9917 系列包含單通道的 MAX9914/MAX9915 和雙通道的 MAX9916/MAX9917 運(yùn)算放大器。它們最大的亮點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了增益帶寬與電源電流的最大化比值，這使得它們?cè)陔姵毓╇姷膽?yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)極為出色，例如便攜式儀器、便攜式醫(yī)療設(shè)備以及無(wú)線(xiàn)手持設(shè)備等。

這些 CMOS 運(yùn)放具有超低的 1pA 輸入偏置電流、軌到軌的輸入和輸出、僅 20μA 的低電源電流，并且能夠在 1.8V 至 5.5V 的單電源下穩(wěn)定工作。其中，MAX9915/MAX9917 還具備低功耗關(guān)斷模式，在該模式下電源電流可降至 1nA，同時(shí)放大器輸出進(jìn)入高阻態(tài)，進(jìn)一步節(jié)約了能源。

二、產(chǎn)品特性

2.1 高增益帶寬積

擁有 1MHz 的增益帶寬積，這意味著該系列運(yùn)放能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)保持良好的增益性能，適用于對(duì)信號(hào)處理速度有一定要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

2.2 超低電源電流

正常工作時(shí)僅需 20μA 的電源電流，在電池供電的設(shè)備中能夠顯著延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，降低功耗。

2.3 寬電源電壓范圍

可在 1.8V 至 5.5V 的單電源電壓范圍內(nèi)工作，為設(shè)計(jì)師提供了更靈活的電源選擇，適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

2.4 超低輸入偏置電流

1pA 的超低輸入偏置電流，配合高達(dá) 1GΩ 的輸入阻抗，使得輸入偏置電流隨輸入電壓的變化極小，能夠有效減少信號(hào)失真，提高信號(hào)處理的精度。

2.5 軌到軌輸入輸出

輸入共模電壓范圍能夠超出正負(fù)電源軌 100mV，并且在驅(qū)動(dòng) 100kΩ 負(fù)載時(shí)，輸出能夠接近電源軌 5mV；驅(qū)動(dòng) 5kΩ 負(fù)載時(shí)，輸出能夠接近電源軌 60mV，大大擴(kuò)展了信號(hào)的處理范圍。

2.6 低輸入失調(diào)電壓

僅 ±200μV（典型值）的輸入失調(diào)電壓，有助于提高運(yùn)放的精度，減少誤差。

2.7 低關(guān)斷電流

MAX9915/MAX9917 在關(guān)斷模式下，關(guān)斷電流低至 0.001μA（典型值），實(shí)現(xiàn)了出色的節(jié)能效果。

2.8 單位增益穩(wěn)定

能夠在單位增益下保持穩(wěn)定工作，方便設(shè)計(jì)師進(jìn)行各種電路配置。

2.9 多種封裝形式

提供了 Tiny SC70、SOT23 和 μMAX 等多種小型封裝，滿(mǎn)足不同的 PCB 布局和空間要求。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

該系列運(yùn)放的特性決定了其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括但不限于以下幾個(gè)方面：

3.1 便攜式醫(yī)療設(shè)備

如血糖儀、血壓計(jì)等，對(duì)功耗和精度要求極高，MAX9914 - MAX9917 的低功耗和高精度特性能夠滿(mǎn)足這些設(shè)備的需求，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間，同時(shí)保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.2 便攜式測(cè)試設(shè)備

在野外或移動(dòng)環(huán)境下使用的測(cè)試設(shè)備，需要具備低功耗和寬電源電壓范圍的特點(diǎn)，以便適應(yīng)不同的電源條件。MAX9914 - MAX9917 能夠?yàn)檫@些設(shè)備提供穩(wěn)定的信號(hào)處理能力。

3.3 RF 標(biāo)簽

RF 標(biāo)簽通常由電池供電，對(duì)功耗非常敏感。該系列運(yùn)放的超低功耗特性可以延長(zhǎng) RF 標(biāo)簽的使用壽命，提高其可靠性。

3.4 筆記本電腦

在筆記本電腦的電源管理、信號(hào)處理等電路中，MAX9914 - MAX9917 可以發(fā)揮其低功耗和高精度的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化系統(tǒng)性能。

3.5 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

對(duì)于需要高精度信號(hào)采集的設(shè)備，如數(shù)據(jù)記錄儀、傳感器接口等，該系列運(yùn)放的低輸入失調(diào)電壓和超低輸入偏置電流能夠保證采集到的信號(hào)準(zhǔn)確可靠。

四、電氣特性

4.1 電源電壓范圍

能夠在 1.8V 至 5.5V 的電源電壓下正常工作，并且通過(guò) PSRR 測(cè)試保證了在該電壓范圍內(nèi)的性能穩(wěn)定性。

4.2 電源電流

不同型號(hào)在不同電源電壓下的電源電流有所差異，但總體保持在較低水平。例如，MAX9914/MAX9915 在 1.8V 電源電壓下典型電源電流為 20μA，在 5.5V 電源電壓下最大為 25μA。

4.3 關(guān)斷電源電流

MAX9915/MAX9917 在關(guān)斷模式下，關(guān)斷電源電流低至 0.001μA（典型值），大大降低了功耗。

4.4 輸入失調(diào)電壓

在常溫下，輸入失調(diào)電壓典型值為 ±200μV，最大為 ±1mV；在 -40°C 至 +85°C 的溫度范圍內(nèi)，最大為 ±3mV。

4.5 輸入偏置電流

典型值為 ±1pA，最大為 ±10pA；在 -40°C 至 +85°C 的溫度范圍內(nèi)，最大為 ±30pA。

4.6 共模抑制比和電源抑制比

共模抑制比（CMRR）在 -0.1V < VCM < VDD + 0.1V、VDD = 5.5V 的條件下，典型值為 80dB；電源抑制比（PSRR）在 1.8V < VDD < 5.5V 的條件下，典型值為 85dB，能夠有效抑制共模干擾和電源波動(dòng)對(duì)信號(hào)的影響。

4.7 開(kāi)環(huán)增益

在不同的輸出電壓范圍和負(fù)載電阻條件下，開(kāi)環(huán)增益表現(xiàn)良好。例如，在 25mV < VOUT < VDD - 25mV、RL = 100kΩ、VDD = 5.5V 的條件下，開(kāi)環(huán)增益典型值為 120dB。

五、典型應(yīng)用電路及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 典型工作電路

文檔中給出了 MAX9916 的典型工作電路示例，通過(guò)合理選擇電阻 R1、R2、R3 和 R4 的值，可以實(shí)現(xiàn)不同的增益。例如，當(dāng) R1 = R4 且 R2 = R3 時(shí)，增益計(jì)算公式為 GAIN = 1 + R4/R2。

5.2 驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載

該系列運(yùn)放對(duì)于容性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力有一定的要求。在單位增益配置下，能夠穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)最大 30pF 的容性負(fù)載；當(dāng)放大器配置為最小 10V/V 的增益時(shí)，容性負(fù)載可以增加到 100pF。對(duì)于需要更大容性驅(qū)動(dòng)能力的應(yīng)用，可以在輸出和容性負(fù)載之間使用隔離電阻來(lái)提高穩(wěn)定性。

5.3 電源考慮

MAX9914 - MAX9917 經(jīng)過(guò)優(yōu)化，適用于 1.8V 至 5.5V 的單電源供電。高達(dá) 85dB（典型值）的電源抑制比使得它們可以直接由電池供電，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，同時(shí)延長(zhǎng)了電池壽命。在電源設(shè)計(jì)中，建議在 VDD 引腳附近使用 0.1μF 的電容進(jìn)行旁路，以減少電源噪聲的影響。

5.4 上電建立時(shí)間

通常，該系列運(yùn)放在上電后需要約 2μs 的時(shí)間來(lái)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。上電建立時(shí)間受到電源電壓、旁路電容值、輸入電源的輸出阻抗以及元件之間的引線(xiàn)電阻和電感等因素的影響。

5.5 關(guān)斷模式

MAX9915 和 MAX9917 具有低電平有效的關(guān)斷輸入。進(jìn)入關(guān)斷模式的典型時(shí)間為 2μs，退出關(guān)斷模式的典型時(shí)間為 10μs。在關(guān)斷模式下，放大器的輸出處于高阻態(tài)，通過(guò)將 SHDN 引腳拉低可以進(jìn)入關(guān)斷模式，拉高則使放大器啟用。對(duì)于 MAX9917 雙通道放大器，還具有獨(dú)立的關(guān)斷輸入，可以分別控制兩個(gè)通道的工作狀態(tài)。

5.6 電源旁路和布局

為了減少噪聲，應(yīng)盡可能靠近引腳將 VDD 通過(guò) 0.1μF 的電容旁路到地。良好的布局技術(shù)對(duì)于優(yōu)化運(yùn)放的性能至關(guān)重要，應(yīng)盡量減少運(yùn)放輸入和輸出端的雜散電容和電感，將外部元件靠近 IC 放置。

六、總結(jié)

MAX9914 - MAX9917 系列運(yùn)算放大器憑借其高增益帶寬與低電源電流的出色比值、超低的輸入偏置電流、軌到軌的輸入輸出、寬電源電壓范圍以及多種實(shí)用的特性，成為了電池供電應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。無(wú)論是在便攜式醫(yī)療設(shè)備、測(cè)試設(shè)備還是其他對(duì)功耗和精度有要求的應(yīng)用中，它們都能夠提供穩(wěn)定、高效的信號(hào)處理能力。

作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，我們需要充分考慮這些運(yùn)放的特性和應(yīng)用要點(diǎn)，合理選擇電路參數(shù)和布局方式，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，我們也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，進(jìn)一步挖掘這些運(yùn)放的潛力，為產(chǎn)品的創(chuàng)新和優(yōu)化提供支持。

大家在使用 MAX9914 - MAX9917 系列運(yùn)放的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。