MAX44267：单电源双运算放大器的卓越之选

在电子设计领域，运算放大器是不可或缺的基础元件。今天要给大家介绍一款性能出色的单电源双运算放大器——MAX44267，它在精度、噪声、输出范围等方面都有出色的表现，能为众多应用场景提供可靠的解决方案。

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一、器件概述

MAX44267是一款高精度、低噪声、低漂移的双运算放大器。它最大的亮点在于能够在单 +15V 电源供电的情况下，实现大于 ±10V 的真正双极性输出，这一特性大大消除了负电源的空间和成本需求。其输入共模范围从 +13.5V 延伸至 -12V，并且集成了电荷泵电路，通过外部电容产生负电压轨，使得该放大器在单 +4.5V 至 +15V 电源下工作时，效果等同于普通的 ±4.5V 至 ±15V 双电源放大器，有效节省了系统成本和尺寸。

二、优势与特性

2.1 输出特性

• 真正的双极性输出：单 +15V 电源就能实现大于 ±10V 的输出，省去了负电源的配置，节省空间和成本。
• 真正的零输出：单电源下也能实现零输出，有助于最大化 ADC 的动态范围，提高分辨率。

2.2 精度特性

• 低输入失调电压：最大仅 50μV，能够在不同温度下实现高精度传感。
• 低失调漂移：最大 0.4µV/°C，保证了在温度变化时的测量精度。

2.3 噪声特性

• 低输入噪声：1kHz 时输入噪声低至 9nV/√Hz，为 ADC 提供了宽广的动态范围。

2.4 频率特性

• 高增益带宽积：5MHz 的增益带宽积，提供了宽广的频率输入范围。

2.5 功耗特性

• 低静态电流：最大 2.4mA 的静态电流，降低了功耗，使器件运行更凉爽。

2.6 其他特性

• 集成 EMI 滤波器：降低了对电机和其他高频噪声源的敏感度。
• 14 引脚 TSSOP 封装：搭配外部电荷泵电容，可实现噪声优化。

三、应用场景

MAX44267 的出色性能使其在多个领域都有广泛的应用，例如：

• PLC 模拟 I/O 模块：高精度和低噪声特性能够满足 PLC 对模拟信号处理的要求。
• 传感器接口：适用于压力传感器、桥传感器等各类传感器，能够准确地处理传感器输出的微弱信号。
• 模拟电平转换/调理：可以对模拟信号进行有效的电平转换和调理，为后续电路提供合适的信号。

四、电气特性

4.1 电源相关特性

• 电源电压输入范围：VDD 和 CPVDD 的输入范围均为 4.5V 至 15.5V，保证了在不同电源条件下的稳定工作。
• 电荷泵负电源输出：在不同的 VDD 电压下，CPVSS 和 VSS 有相应的输出，为放大器提供了必要的负电源。
• 电源抑制比（PSRR）：在不同温度和电源电压范围内，PSRR 表现良好，能够有效抑制电源噪声。

4.2 输入输出特性

• 输入失调电压：最大 50μV，且失调电压漂移最大为 0.4µV/°C，保证了输入信号的准确性。
• 输入偏置电流：在不同温度下，输入偏置电流较小，减少了对输入信号的影响。
• 开环增益：在不同的 VDD 电压和输出电压范围内，开环增益较高，保证了放大器的放大能力。
• 最大输出电流：灌电流最大 17mA，拉电流最大 36mA，能够满足不同负载的需求。
• 输出电压摆幅：在不同的 VDD 电压和负载条件下，输出电压摆幅能够达到较高的值，提供了较大的输出动态范围。

4.3 交流特性

• 输入电压噪声密度：1kHz 时为 9nV/√Hz，在 0.1Hz 至 10Hz 范围内为 200nV P - P，保证了在不同频率下的低噪声性能。
• 增益带宽积：5MHz，提供了较宽的频率响应范围。
• 压摆率：3V/µs，能够快速响应输入信号的变化。

五、典型工作特性

文档中给出了多个典型工作特性曲线，例如总电源电流与温度、VDD 的关系，CPVSS 和 VSS 与 VDD 的关系等。这些曲线直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，帮助工程师更好地了解器件的特性，从而进行合理的设计。

六、引脚配置与说明

MAX44267 采用 14 引脚 TSSOP 封装，每个引脚都有明确的功能。例如，OUTA 和 OUTB 分别为通道 A 和通道 B 的输出引脚，INA - 和 INA + 为通道 A 的负输入和正输入引脚等。在使用时，需要根据引脚功能正确连接外部电路，特别是外部电容的连接，对于电荷泵的正常工作至关重要。

七、详细设计要点

7.1 内部电荷泵

MAX44267 集成的电荷泵为两个放大器提供了共用的负电压轨（VSS），但该负电源的灌电流能力有限。如果超过其能力进行加载，会导致负电源电压降低，影响输出摆幅和精度。因此，每个通道的灌电流通常不应超过 17mA，两个通道的总加载电流也需保持在 17mA 以下。

7.2 ESD 网络问题

由于 MAX44267 的输出摆幅可能低于 0V，而其他电路可能以 0V 为最负端，因此要注意避免其他电路的 ESD 网络对其输出进行钳位。常见的解决方法是对输出进行电平转换，同时要确保不超过周围器件的绝对最大额定值。

7.3 电容选择

• 飞行电容（CFLY）：增大其值可以降低输出电阻，但超过 0.047µF 后，增加电容值的效果不明显，因为内部开关电阻和电容 ESR 会主导输出电阻。
• 输出电容（CHOLD）：增大其值可以降低输出纹波电压，降低其 ESR 可以同时降低输出电阻和纹波。对于轻负载，如果能容忍较高的输出纹波，可以使用较低电容值的电容。
• CPVSS 旁路电容：需要连接一个最小 0.1µF 的低 ESR 电容到 CPGND，以降低 AC 阻抗和电荷泵开关噪声的影响。

7.4 噪声抑制

MAX44267 内部消除了 1/f 噪声，适合直流或低频、高精度应用。同时，其输入 EMI 滤波器可以避免输出受到射频干扰，该滤波器由无源器件组成，对高频信号呈现较高的阻抗。

7.5 近零源阻抗问题

负电压发生器的电流吸收能力有限，如果一个或两个放大器的输出灌电流过载，会导致调节失效，限制负向输出摆幅，甚至可能使器件进入闩锁状态。不过，这种闩锁是非破坏性的，故障条件消除后器件会恢复正常。因此，建议每个输出通道连接 5kΩ 负载，总输出灌电流峰值不超过 15mA。当驱动接近输出极限的负载时，输入应采用高阻抗源或添加 5kΩ 保护串联电阻。

八、应用案例

8.1 无仪表放大器的电桥测量配置

MAX44267 的低输入失调电压和低噪声特性使其非常适合用于应变计偏置。通过将电桥偏置电压加倍，可以提高灵敏度并消除共模误差。例如，在一个典型的电桥配置中，假设桥臂电阻为 10kΩ，噪声约为 24nV/√Hz，经过 100 倍放大后为 2.4µV。如果带宽控制在 100Hz，噪声约为 24µV RMS 或 300µV P - P，信号噪声比可达 68dB。通过长时间平均读数，可以进一步提高分辨率和降低对 60Hz 电源系统的敏感度。

8.2 典型应用电路

文档中给出了一个典型应用电路，包含了 MAX44267 与其他器件（如 MAX14778、MAX11166 等）的组合，构成了一个完整的超轨信号链解决方案。通过合理选择不同器件，可以满足不同的电压供应范围、输入电压范围等需求。

九、布局指南

由于 MAX44267 具有超低失调电压和噪声，塞贝克效应误差会变得显著。因此，在 PCB 布局时，应避免不同金属交界处出现温度梯度，例如将放大器远离潜在热源，使电阻两端均匀受热，匹配输入信号路径以确保热电结的类型和数量相同。此外，建议在 PCB 上铺设接地平面，以均匀分布热量，减少塞贝克效应导致的失调电压退化。

十、总结

MAX44267 作为一款高性能的单电源双运算放大器，在输出范围、精度、噪声等方面都有出色的表现，并且通过集成电荷泵等技术，有效节省了系统成本和尺寸。在实际应用中，工程师需要根据具体需求，合理选择外部电容，注意 ESD 网络、近零源阻抗等问题，并遵循布局指南，以充分发挥其性能优势。希望本文能为大家在使用 MAX44267 进行电子设计时提供一些有用的参考。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。