MAX4039：低功耗、低电压轨到轨运算放大器的设计利器

MAX4036 - MAX4039：低功耗、低电压轨到轨运算放大器的设计利器

在当今对功耗和尺寸要求日益严苛的电子设备设计中，选择一款合适的运算放大器至关重要。Maxim 推出的 MAX4036 - MAX4039 系列运算放大器，以其超低功耗、低工作电压和轨到轨输出的特性，成为了电池供电设备和低电压应用的理想选择。下面我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：MAX4039.pdf

一、产品概述

MAX4036 - MAX4039 系列包括单通道的 MAX4036/MAX4037 和双通道的 MAX4038/MAX4039。它们可在单电源 +1.4V 至 +3.6V（无参考电压时）或 +1.8V 至 +3.6V（有参考电压时）下工作，每个放大器仅消耗 800nA 的电源电流，可选的参考电压源消耗 1.1µA。该系列产品输入共模电压范围广，输出能够驱动 5kΩ 负载至离电源轨 25mV 以内，非常适合单节锂离子或两节镍镉/镍氢/碱性电池供电的应用。不同型号提供了多种封装选择，如 SC70、SOT23、UCSP™、µMAX® 和 TDFN 等。

二、主要特性

超低功耗

每个放大器仅消耗 800nA 的电源电流，可选参考电压源消耗 1.1µA，这使得该系列产品在电池供电的应用中能够显著延长电池续航时间。例如，在一些便携式医疗设备中，长时间的连续工作对电池寿命要求极高，MAX4036 - MAX4039 的低功耗特性就显得尤为重要。

低工作电压

可在低至 +1.4V 的电源电压下工作（MAX4037/MAX4039 为 +1.8V），能够适应单节锂离子电池等低电压电源，为设计带来了更大的灵活性。

轨到轨输出

输出能够驱动 5kΩ 负载至离电源轨 25mV 以内，可充分利用电源电压范围，提高信号处理的动态范围。在一些对信号幅度要求较高的应用中，轨到轨输出特性可以避免信号失真，提高系统性能。

高精度参考电压

MAX4037/MAX4039 具备 1.232V ±0.5%、120ppm/°C（最大）的参考电压，能够为系统提供稳定的基准电压。同时，该参考电压源无需外部旁路电容，简化了设计。

其他特性

还具有低输入偏置电流（典型值 1.0pA）、低输入失调电压（典型值 200μV）、单位增益稳定、可驱动 5000pF 容性负载等特性，适用于各种高精度和低噪声的应用场景。

三、电气特性

电源电压范围

MAX4036/MAX4038 的电源电压范围为 1.4V - 3.6V，MAX4037/MAX4039 为 1.8V - 3.6V。在不同的电源电压下，各型号的电源电流也有所不同。例如，MAX4036 在 VDD = 1.4V 时，电源电流典型值为 0.8µA；在 VDD = 3.6V 时，典型值为 0.9µA。

输入特性

输入失调电压典型值为 ±0.2mV，最大为 ±2.0mV；输入偏置电流典型值为 ±1.0pA，最大为 ±10pA；输入失调电流典型值为 ±0.3pA，最大为 ±20pA。这些低输入特性使得该系列产品在高精度信号处理中能够减少误差。

输出特性

输出电压摆幅在不同负载下表现良好，例如在 RL = 100kΩ 时，输出电压摆幅高为 VDD - 25mV，低为 2mV；在 RL = 5kΩ 时，输出电压摆幅高为 VDD - 50mV，低为 25mV。输出短路电流为 ±13mA，能够提供一定的保护。

参考电压特性（MAX4037/MAX4039）

参考电压为 1.226 - 1.238V，线调整率为 0.3%/V，负载调整率在 0 - 100µA 源电流时为 0.0015%/µA，在 -20µA - 0 灌电流时为 0.0075%/µA。参考输出电压噪声在 0.1Hz 至 10Hz 为 60µVP - P。

四、应用信息

电源考虑

该系列产品可直接由电池供电，其高电源抑制比（PSRR 最大可达 82dB）和良好的参考线调整率，能够适应电池电压的下降，简化了电源设计，延长了电池寿命。在设计时，建议在 VDD 引脚与地之间连接一个 0.1µF 的旁路电容，以减少噪声。

上电稳定时间

通常需要 0.25ms 来完成上电，在此期间输出状态不确定。因此，应用电路需要考虑这一初始延迟。

驱动容性负载

MAX4036 - MAX4039 放大器在驱动容性负载时无需输出电容即可保持稳定，并且在负载电容高达 5000pF 时仍能保持单位增益稳定。如果需要驱动更大的容性负载，可以在输出与负载之间使用隔离电阻，但需要注意这会降低增益和输出电压摆幅。

交越失真

由于输出级在源电流和灌电流之间切换时会引入交越失真，在交越区域输出阻抗会大幅增加。可以通过增加负载电阻或对负载进行偏置，使输出电流始终保持在一个方向，来减少交越失真。

参考电压旁路

MAX4037/MAX4039 的参考电压源无需外部电容，简化了设计。

作为比较器使用

虽然该系列产品主要用于运算放大器，但也可以作为轨到轨输入/输出比较器使用。为了减少输出振荡的风险，可以使用外部迟滞电路。

电池监测应用

利用 MAX4037/MAX4039 的内部参考电压和低工作电压特性，可以实现电池监测功能。通过设置合适的电阻，可以实现迟滞功能，提高监测的稳定性。

五、封装信息

MAX4036 - MAX4039 提供了多种封装选择，如 SC70、SOT23、UCSP™、µMAX® 和 TDFN 等，以满足不同应用对尺寸和布局的要求。在使用 TDFN 封装时，其暴露焊盘（EP）内部连接到器件衬底 VSS，可以将其连接到 VSS 或不连接，但不建议在暴露焊盘下方布线。

六、总结

MAX4036 - MAX4039 系列运算放大器以其超低功耗、低工作电压、轨到轨输出和高精度参考电压等特性，为电池供电设备和低电压应用提供了优秀的解决方案。在实际设计中，电子工程师可以根据具体的应用需求，选择合适的型号和封装，并注意电源、负载、失真等方面的问题，以充分发挥该系列产品的优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。