SGM8959-1/2：高精度零漂移运算放大器的卓越之选

在电子设计领域，运算放大器是一种极为基础且关键的器件，广泛应用于各种电子系统中。今天，我们要深入探讨SGMICRO推出的SGM8959-1和SGM8959-2这两款低失调电压、低噪声、高精度的零漂移运算放大器。

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1. 产品概述

SGM8959-1为单通道运算放大器，SGM8959-2为双通道运算放大器。它们均采用CMOS工艺，具备低功耗、高精度的特点。该系列器件可在1.8V至5.5V的单电源或±0.9V至±2.75V的双电源下工作，每个放大器的静态电流仅为380μA。同时，支持轨到轨输入输出操作，输入共模电压范围为((-V{S}) - 0.1V)至((+V{S}) + 0.1V)，输出范围为((-V{S})+0.005 V)至((+V{S})-0.005 V)。

这种宽电压范围和低功耗的特性，使得SGM8959-1/2非常适合在低电压、低功耗系统中使用。其高阻抗输入和最大10μV的零漂移失调电压，让它们在需要高精度的应用场景中表现出色，例如高精度ADC的高线性度驱动器。

2. 产品特性

2.1 低输入失调电压和低噪声

最大10μV的输入失调电压，确保了放大器在工作时的高精度。在0.1Hz至10Hz频段，输入电压噪声仅为(0.2 μV_{P - P})，1kHz时输入电压噪声密度为8nV/√Hz，有效降低了信号处理过程中的噪声干扰。

2.2 良好的动态性能

增益带宽积达到3.9MHz，压摆率为1.0V/μs，能够快速响应输入信号的变化，满足高速信号处理的需求。

2.3 集成EMI滤波器

该滤波器可以有效抑制电磁干扰，提高放大器在复杂电磁环境下的稳定性和可靠性。

2.4 轨到轨输入输出

支持轨到轨输入输出操作，使得放大器能够充分利用电源电压范围，提高信号处理的动态范围。

2.5 宽电源电压范围和低静态电流

可在1.8V至5.5V单电源或±0.9V至±2.75V双电源下工作，每个放大器典型静态电流为380μA，适合电池供电等对功耗要求较高的应用。

2.6 宽工作温度范围

工作温度范围为 -40℃至 +125℃，能够适应各种恶劣的工作环境。

2.7 小封装形式

SGM8959-1有Green SOT - 23 - 5、SC70 - 5和SOIC - 8三种封装；SGM8959-2有Green SOIC - 8和TDFN - 3×3 - 8L两种封装，方便不同应用场景的布局设计。

3. 电气特性

3.1 输入特性

在(V{S}=5V)、(V{CM}=V{S} / 2)、(V{OUT }=V{S} / 2)和(R{L}=10 kΩ)至(V{S} / 2)的条件下，25℃时输入失调电压典型值为2.5μV，最大值为10μV；输入失调电压漂移为0.032μV/℃；输入偏置电流典型值为350pA；输入失调电流典型值为700pA；输入共模电压范围为((-V{S}) - 0.1V)至((+V_{S}) + 0.1V)；共模抑制比在25℃时典型值为123dB。

当(V_{S}=1.8V)时，部分参数会有所变化，例如输入失调电压典型值变为3.0μV，共模抑制比典型值为122dB等。

3.2 输出特性

在上述条件下，25℃时输出电压摆幅典型值为5mV，最大值为10mV；短路电流典型值为42mA。

3.3 电源特性

指定电压范围为1.8V至5.5V，电源抑制比在(V{S}=1.8V)至5.5V、(V{CM}=0.2V)、25℃时典型值为1μV/V；每个放大器的静态电流在25℃时典型值为380μA，最大值为560μA。

3.4 动态性能

增益带宽积在(C{L}=30pF)、25℃时典型值为4MHz；压摆率在(G = +1)、(V{OUT }=2V{P - P})、(C{L}=30pF)、25℃时典型值为1V/μs。

3.5 噪声特性

在0.1Hz至10Hz频段，输入电压噪声在25℃时典型值为(0.2 μV_{P - P})；1kHz时输入电压噪声密度典型值为8nV/√Hz，输入电流噪声密度典型值为3pA/√Hz。

4. 典型性能特性

4.1 静态电流与温度关系

静态电流会随着温度的变化而变化，不同电源电压下的变化趋势有所不同。这对于在不同温度环境下使用的设备，需要考虑静态电流对功耗的影响。

4.2 过压恢复特性

包括正过压恢复和负过压恢复，在特定的增益和负载条件下，放大器能够快速从过压状态恢复正常工作。

4.3 阶跃响应特性

分为大信号阶跃响应和小信号阶跃响应，反映了放大器对输入信号阶跃变化的响应速度和性能。

4.4 小信号过冲与负载电容关系

小信号过冲百分比会随着负载电容的变化而变化，在设计时需要根据负载电容的大小来评估放大器的性能。

4.5 共模抑制比和电源抑制比与频率关系

随着频率的升高，共模抑制比和电源抑制比会逐渐下降，需要在设计中考虑频率因素对放大器性能的影响。

4.6 通道分离与频率关系

在特定条件下，通道分离度会随着频率的变化而变化，对于多通道应用需要关注通道之间的干扰问题。

4.7 开环电压增益和相位与频率关系

开环电压增益和相位会随着频率的变化而变化，这对于理解放大器的频率响应特性非常重要。

4.8 噪声特性

在0.1Hz至10Hz频段的噪声表现，以及输入电压噪声密度与频率的关系，有助于评估放大器在不同频率下的噪声性能。

5. 应用信息

5.1 轨到轨输入

当SGM8959-1/2在1.8V至5.5V电源下工作时，输入共模电压范围为((-V{S}) - 0.1V)至((+V{S}) + 0.1V)。输入等效电路中的ESD二极管会限制输入电压不超过电源轨。

5.2 输入电流限制保护

为防止ESD二极管和放大器因电流过大而损坏，可在输入端添加一个电阻来限制电流不超过10mA。但需要注意的是，该电阻会引入热噪声，因此其阻值应尽可能小。

5.3 轨到轨输出

支持轨到轨输出操作，在单电源应用中，例如(+V{S}=5V)、(-V{S}=GND)，10kΩ负载电阻连接到(V_{S} / 2)时，典型输出摆幅范围为0.005V至4.995V。

5.4 驱动容性负载

SGM8959-1/2设计用于驱动1nF容性负载且具有单位增益稳定性。如果需要驱动更大的容性负载，可以使用特定的电路，通过反馈回路补偿(R_{iso})产生的IR压降。

5.5 电源去耦和布局

干净、低噪声的电源对于放大器电路设计至关重要。电源旁路是清除电源噪声的有效方法，通常使用10μF陶瓷电容与0.1μF或0.01μF陶瓷电容并联，并将其尽可能靠近(+V{S})和(-V{S})电源引脚放置。

5.6 接地

在低速应用中，单点接地技术是消除接地噪声的简单有效方法；在高速应用中，使用完整的接地平面技术可以帮助散热和减少EMI噪声拾取。

5.7 减少输入输出耦合

为减少输入输出之间的耦合，输入走线应尽量远离电源或输出走线，敏感走线不应与噪声走线在同一层平行布置，而应在不同层垂直布置，以减少串扰。

5.8 典型应用电路

• 差分放大器：经典差分放大器电路，当(R{4} / R{3}=R{2} / R{1})时，(V{OUT }=(V{P}-V{N}) ×R{2} / R{1}+V{REF})。
• 高输入阻抗差分放大器：在输入端添加放大器以增加输入阻抗，消除了普通差分放大器输入阻抗低的缺点。
• 有源低通滤波器：直流增益等于(-R{2} / R{1})，-3dB截止频率等于(1 / 2 pi R_{2} C)。设计时，滤波器带宽应小于放大器带宽，电阻值应尽可能低，以减少PCB布局中寄生参数引起的振铃或振荡。

6. 封装信息

SGM8959-1/2提供多种封装形式，每种封装都有详细的尺寸规格和推荐的焊盘布局。同时，还提供了卷带和卷轴信息以及纸箱尺寸信息，方便工程师进行生产和组装。

SGM8959-1/2运算放大器凭借其低失调电压、低噪声、高精度、宽电源电压范围、良好的动态性能和丰富的封装形式等优点，在工业设备、电池供电设备、传感器信号调理等领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以根据具体需求选择合适的封装和工作条件，充分发挥该系列放大器的性能优势。你在实际应用中是否遇到过类似运算放大器的选型和设计问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。