SGM8957-1/SGM8957-2：高精度、低功耗CMOS運算放大器的理想之選

在電子設計領域，運算放大器是一種至關重要的基礎元件，其性能的優劣直接影響到整個電路的表現。今天，我們就來深入了解一下SGMICRO推出的SGM8957-1和SGM8957-2這兩款高精度、低功耗的CMOS運算放大器。

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1. 產品概述

SGM8957-1為單通道運算放大器，SGM8957-2為雙通道運算放大器。它們具有低功耗、高精度的特點，能夠在1.8V至5.5V的單電源或±0.9V至±2.75V的雙電源下穩定工作，每個放大器的靜態電流僅為20μA。同時，這兩款放大器支持軌到軌輸入和輸出操作，輸入共模電壓范圍為(-VS) - 0.1V至(+VS) + 0.1V，輸出范圍為(-VS)+0.014V至(+VS) - 0.014V。

2. 產品特性

2.1 低輸入失調電壓和低噪聲

輸入失調電壓最大為25μV，在0.1Hz至10Hz的頻率范圍內，噪聲僅為2μVP-P，這使得它們在對精度要求較高的應用中表現出色。

2.2 集成RFI濾波器

能夠有效抑制射頻干擾，提高電路的抗干擾能力。

2.3 軌到軌輸入和輸出

支持單電源或雙電源供電，適應不同的電源配置，為設計帶來了更大的靈活性。

2.4 低靜態電流

每個放大器的靜態電流典型值為20μA，有助于降低系統功耗，延長電池供電設備的續航時間。

2.5 寬工作溫度范圍

可在-40℃至+125℃的溫度范圍內正常工作，適用于各種惡劣的工業環境。

2.6 小封裝形式

SGM8957-1提供Green SOT-23-5、SC70-5和SOIC-8封裝；SGM8957-2提供Green SOIC-8、MSOP-8和TDFN-3×3-8L封裝，方便不同應用場景的布局。

3. 應用領域

3.1 工業設備

在工業自動化、過程控制等領域，對信號的精度和穩定性要求較高，SGM8957-1/2的高精度和低功耗特性能夠滿足這些需求。

3.2 電池供電設備

如便攜式儀器、傳感器節點等，低功耗的特點可以延長電池的使用壽命。

3.3 傳感器信號調理

能夠對傳感器輸出的微弱信號進行放大和處理，提高信號的質量和精度。

4. 電氣特性

4.1 輸入特性

輸入失調電壓在25℃時典型值為14μV，最大值為25μV；輸入失調電壓漂移為0.08μV/℃；輸入偏置電流在25℃時為130pA；輸入共模電壓范圍為(-VS) - 0.1V至(+VS) + 0.1V；共模抑制比在25℃時為100dB。

4.2 輸出特性

輸出電壓擺幅從軌到軌的典型值為14mV，最大值為25mV；輸出短路電流在VS = 1.8V時為6mA，VS = 5V時為60mA；開環輸出阻抗在f = 350kHz、IOUT = 0時為1Ω。

4.3 電源特性

指定電壓范圍為1.8V至5.5V；電源抑制比在25℃時為20μV/V；每個放大器的靜態電流在25℃時典型值為20μA，最大值為37μA；開啟時間在VS = 5V時為220μs。

4.4 動態性能

增益帶寬積在CL = 100pF時為350kHz；壓擺率在G = +1時為0.18V/μs；輸入電壓噪聲在f = 0.1Hz至10Hz時為2μVP-P。

5. 典型性能特性

5.1 共模抑制比和電源抑制比與頻率的關系

從典型性能曲線可以看出，共模抑制比和電源抑制比隨著頻率的增加而下降，在低頻段表現較好。

5.2 輸出電壓擺幅與輸出電流的關系

輸出電壓擺幅隨著輸出電流的增加而減小，在不同的電源電壓和溫度條件下表現有所不同。

5.3 靜態電流與溫度的關系

靜態電流隨著溫度的升高而增加，在不同的電源電壓下也有一定的變化。

5.4 建立時間與閉環增益的關系

建立時間隨著閉環增益的增加而增加，在設計電路時需要根據實際需求進行合理選擇。

6. 應用信息

6.1 軌到軌輸入

當SGM8957-1/2在1.8V至5.5V的電源下工作時，輸入共模電壓范圍為(-VS) - 0.1V至(+VS) + 0.1V。輸入等效電路中的ESD二極管會鉗位輸入電壓，防止其超過電源軌。

6.2 輸入電流限制保護

為了防止ESD二極管和放大器因電流過大而損壞，在一些應用中需要添加電流限制保護。可以選擇一個電阻來限制輸入電流不超過最大額定值，但需要注意的是，這個電阻會在放大器輸入處引入熱噪聲，因此其值應盡可能小。

6.3 軌到軌輸出

SGM8957-1/2支持軌到軌輸出操作，在單電源應用中，當+VS = 5.5V、-VS = GND時，10kΩ負載電阻從OUT引腳連接到VS / 2，典型輸出擺幅范圍為0.014V至5.486V。

6.4 驅動容性負載

SGM8957-1/2設計用于驅動容性負載，具有單位增益穩定性。如果在應用中需要驅動更大的容性負載，可以使用特定的電路，通過反饋回路補償Riso產生的IR壓降。

6.5 電源去耦和布局

在放大器電路設計中，干凈、低噪聲的電源非常重要。電源旁路是清除電源噪聲的有效方法，可以使用10μF陶瓷電容與0.1μF或0.01μF陶瓷電容并聯，并將它們盡可能靠近+VS和-VS電源引腳放置。

6.6 接地

在低速應用中，單點接地技術是消除接地噪聲的最簡單、最有效的方法；在高速應用中，使用完整的接地平面技術可以幫助散熱和減少EMI噪聲拾取。

6.7 減少輸入到輸出的耦合

為了減少輸入到輸出的耦合，輸入走線應盡可能遠離電源或輸出走線，敏感走線不應與噪聲走線在同一層平行放置，而應在不同層垂直放置，以減少串擾。

7. 典型應用電路

7.1 差分放大器

經典差分放大器的設計示例，當R4 / R3 = R2 / R1時，VOUT = (VP - VN) × R2 / R1 + VREF。

7.2 高輸入阻抗差分放大器

通過在輸入處添加放大器來增加輸入阻抗，消除了經典差分放大器輸入阻抗低的缺點。

7.3 有源低通濾波器

直流增益等于-R2 / R1，-3dB截止頻率等于1 / (2πR2C)。在設計中，濾波器帶寬必須小于放大器的帶寬，電阻值應盡可能低，以減少PCB布局中寄生參數產生的振鈴或振蕩。

8. 封裝信息

SGM8957-1和SGM8957-2提供多種封裝形式，每種封裝都有詳細的尺寸和推薦焊盤尺寸信息。同時，還提供了卷帶和卷軸信息以及紙箱尺寸信息，方便工程師進行物料管理和生產。

綜上所述，SGM8957-1和SGM8957-2以其高精度、低功耗、軌到軌輸入輸出等特點，在工業設備、電池供電設備、傳感器信號調理等領域具有廣泛的應用前景。作為電子工程師，在設計電路時可以根據具體需求合理選擇這兩款運算放大器，以實現更好的性能和更低的功耗。你在實際應用中是否使用過類似的運算放大器呢？遇到過哪些問題？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。