如何选择最佳运算放大器

我们在仪器仪表或精密放大器中渴望什么美妙的规格？失调电压和偏置电流是我书中的两个大问题。而且，的，价格可能是第三重要的规格。

大多数时候，我们不太关心压摆率/带宽，通常低电源电流是二阶需求。但是，有许多物联网 （IoT） 传感器接口应用需要非常低的工作和/或待机电源电流。噪声是我们关心的问题，共模抑制比（CMRR）——有时我们非常关心这个问题。而且，共模范围是另一件需要关注的事情。然后是电源抑制比（PSRR）和失调电压漂移。那差不多就行了。

三个最好的

我们可用的放大器只是关于奇迹。我们能得到的最佳失调电压是多少？我见过的最好的是0.1μV（典型值）——如果你想要比这更好的电压，那么，你想要很多。和偏置电流？在室温下，1pA是非常可行的。相当多的器件数据手册没有说明Ib温度过高 - 这不好。

最好的例子是Maxim的三款器件——MAX4209、MAX4239和MAX9922（表1提供了三种运算放大器的比较）：

 

	MAX4209	MAX4239	MAX9922
输入偏置电流	1°C 时最大 25pA，10°C 时典型值为 85pA	1°C 时最大 25pA	1pA型
输入失调电压 25°C	±典型值 3μV，20°C 时最大值为 ±25μV	±2.0μV 最大值;0°C 时典型值为 1.25 μV	–
输入失调电压 -40° 至 85°C	±30μV 最大漂移 = ±0.17μV/°C 最大值	±2.5μV 最大漂移 = ±0.01μV/°C 型	±10μV 最大漂移 = ±0.05μV/°C
增益带宽	750千赫	6.5兆赫	–
压摆率	.08V/μs	1.6V/μs	0.4V/μs
CMRR	105°C 时最小 25db	115°C 时最小 85db	121°C 时最小 85db
PSRR	100°C 时最小 25db	120°C 时最小 85db	93°C 时最小 85db
电源电压范围	2.85V 至 5.5V	2.7 至 5.5V	2.85V 至 5.5V
工作电源电流	750μA（典型值），1.4mA（典型值），带缓冲器	最大 900μA -40° 至 125°C	最大 1500μA -40° 至 85°C
待机电源电流	5μA 最大值	最大 2μA -40° 至 125°C	1μA 最大值
工作温度范围	-40° 至 125°C	-40° 至 85°C， -40° 至 125°C	-40° 至 85°C
输入电压噪声密度	140KHz 时为 1nV/√Hz	30KHz 时为 1nV/√Hz	150KHz 时为 1nV/√Hz

 

表1：Maxim的三个运算放大器的比较

The MAX4209

MAX4209低失调和漂移仪表放大器具有非常小的μMAX封装和扩频自动归零技术，可不断校正输入失调。该放大器具有轨到轨输出摆幅和针对小信号差分电压 （±100mV） 优化的极高阻抗输入。它具有 750kHz 的增益带宽积和 100V/V 的固定增益，精度为 ±0.03% （典型值）。该器件具有一个精密单位增益缓冲器的基准输入，用于对输出进行电平转换，从而允许在单电源应用中使用双极性信号。MAX4208版本具有可调增益。它们的额定温度范围均为汽车工作温度范围（-40°至125°C）。

 

图 1：MAX4209 精密仪表放大器非常适合电池供电的医疗设备、差分电压放大、工业过程控制和许多其他应用。

The MAX4239

MAX4239为低噪声、超高精度放大器，具有6.5MHz增益带宽和接近零的直流失调和漂移，采用专利的自相关归零技术。去补偿MAX4239在增益大于10时保持稳定，增益带宽积为6.5 MHz。它们具有轨到轨输出，采用 2.7V 至 5.5V 单电源供电。它只需要 600μA 电流。一种低电平有效停机模式可将电源电流减小至 0.1μA。MAX4238版本单位增益稳定，增益带宽积为1MHz。它们采用 8 引脚窄体 SO、6 引脚 TDFN 和 SOT23 封装。

 

图 2：超高精度放大器 MAX4239 适用于电子秤、医疗仪器、热电偶和许多其他应用。

The MAX9922

MAX9922高边电流检测放大器具有+1.9V至+28V输入共模范围，与电源电压无关。它是另一个使用扩频自动归零技术自动消除输入失调电压的放大器。这与间接电流反馈技术相结合，可实现小于10μV （最大值）的失调电压。MAX9922采用10引脚μMAX封装，工作在-40°至+85°C扩展级温度范围。该器件在整个温度范围内的增益精度为 ±0.06%。这允许监控低至+1.9V的电池电流，并在高于电源电压时实现高端电流检测。MAX9922具有可调增益设置，由两个外部电阻设置，而类似的MAX9923具有25、50或250的固定增益。

审核编辑：郭婷