SGM8969-1/2 运算放大器：低功耗高性能之选

在电子工程师的日常设计中，运算放大器是不可或缺的基础元件。今天要为大家介绍的 SGM8969-1 和 SGM8969-2 运算放大器，以其出色的性能和广泛的适用性，在各类电子设备中发挥着重要作用。

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一、产品概述

SGM8969-1/2 是单通道和双通道轨到轨输入输出运算放大器系列，专为低电压、低噪声和高精度操作而优化。该系列器件可在 1.8V 至 5.5V 单电源下工作，在 5.5V 电源时，每个放大器仅消耗 1.1mA 静态电流，具有极低的功耗。

同时，它的最大输入失调仅为 240μV，具备 50MHz 的高增益带宽积和 20V/μs 的压摆率，这些优秀的性能指标使得该运算放大器能够适用于各种不同的应用场景。

SGM8969-1 采用绿色 SOT - 23 - 5 封装，SGM8969-2 提供绿色 SOIC - 8 和 TDFN - 3×3 - 8L 封装，并且均在扩展工业温度范围（-40℃ 至 +125℃）内有良好的性能表现。

二、主要特性

高精度特性

输入失调电压最大为 240μV，输入失调电压漂移在全温度范围内表现良好，能够保证运算放大器在不同环境温度下的高精度输出。这对于一些对精度要求较高的传感器、A/D 转换器等应用来说至关重要。

高带宽与高速度

高增益带宽积达到 50MHz，压摆率为 20V/μs，能够快速响应输入信号的变化，适用于处理高频信号和快速变化的信号。例如在音频、通信等领域，能够保证信号的准确传输和处理。

低噪声特性

在 10kHz 增益为 10 稳定时，噪声仅为 8nV/√Hz，能够有效降低信号中的噪声干扰，提高信号的质量和纯度。这对于对噪声敏感的音频、传感器等应用非常关键。

宽电压范围

电源电压范围为 1.8V 至 5.5V，输入电压范围在 (V_{S}=5.5V) 时为 -0.1V 至 5.6V，能够适应不同的电源和输入信号要求，增加了其在不同电路中的适用性。

低功耗特性

每个放大器的静态电流典型值仅为 1.1mA，非常适合电池供电的设备，如笔记本电脑、PDA 等，能够有效延长电池的使用寿命。

小封装特性

提供多种小封装形式，方便在不同的 PCB 布局中使用，节省电路板空间，提高电路的集成度。

三、应用领域

SGM8969-1/2 的优秀特性使其在众多领域都有广泛的应用：

• 传感器领域：高精度和低噪声特性能够保证传感器信号的准确采集和处理。
• 音频领域：高带宽、低噪声和轨到轨输出能够确保音频信号的高质量传输和放大。
• 有源滤波器：高增益带宽积和快速响应特性适合用于设计各种有源滤波器。
• A/D 转换器：高精度的输入失调电压和良好的线性度能够提高 A/D 转换的精度。
• 通信领域：快速的信号处理能力和低噪声特性有助于提高通信信号的质量。
• 测试设备：高精度和宽电压范围能够适应不同的测试需求。
• 手机和无绳电话：低功耗和小封装特性适合用于这些便携式设备。
• 笔记本电脑和 PDA：低功耗和高性能的结合能够满足这些设备对电池续航和性能的要求。
• 光电二极管放大：低噪声和高增益特性能够有效放大光电二极管的微弱信号。
• 电池供电仪器：低功耗特性能够延长电池的使用时间。

四、电气特性详解

输入特性

输入失调电压在 25℃ 时典型值为 50μV，最大值为 240μV；输入偏置电流在 25℃ 时典型值为 6pA，最大值为 120pA；输入失调电流在 25℃ 时典型值为 6pA，最大值为 120pA。这些参数保证了放大器输入信号的准确性。

输出特性

输出电压摆幅在不同电源电压和负载电阻下有不同的表现，例如在 (V{S}=5.5V)，(R{L}=1kΩ) 时，输出电压摆幅典型值为 60mV，最大值为 75mV。输出电流在 25℃ 时典型值为 50mA，能够满足一定的负载驱动能力。

电源特性

工作电压范围为 1.8V 至 5.5V，电源抑制比在不同条件下表现良好，能够有效抑制电源噪声对放大器的影响。静态电流每个放大器典型值为 1.1mA，最大值为 1.55mA，体现了其低功耗的特性。

动态特性

增益带宽积为 50MHz，相位裕度在 (V{S}=5V) 时典型值为 60°，压摆率为 20V/μs，建立时间到 0.1% 在 (V{S}=5V)，增益为 +10，2V 输出阶跃时为 500ns，过载恢复时间在 (V{S}=5V)，(V{IN}×G = V_{S}) 时为 50ns。这些动态特性保证了放大器在处理快速变化信号时的性能。

噪声特性

输入电压噪声密度在 1kHz 时典型值为 20nV/√Hz，在 10kHz 时典型值为 8nV/√Hz，能够有效降低信号中的噪声干扰。

五、应用注意事项

轨到轨输入

当 SGM8969-1/2 在 1.8V 至 5.5V 电源下工作时，输入共模电压范围为 (-VS) - 0.1V 至 (+VS) + 0.1V。输入与电源轨之间的 ESD 二极管会钳位输入电压，防止其超过电源轨。

输入电流限制保护

为了防止 ESD 二极管因电流过大而损坏，在一些应用中需要添加限流保护。可以选择一个电阻来限制输入电流不超过最大额定值，但限流电阻会在放大器输入产生热噪声，因此其值应尽可能小。

轨到轨输出

SGM8969-1/2 支持轨到轨输出操作。在单电源应用中，例如 (+V{S}=5.5V)，(S = GND)，10kΩ 负载电阻从 OUT 引脚连接到 (V{S}/2) 时，典型输出摆幅范围为 0.012V 至 5.488V。

驱动容性负载

SGM8969-1/2 设计用于增益为 10 时稳定驱动高达 470pF 的容性负载。如果在应用中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。

电源去耦和布局

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

接地

在低速应用中，单点接地技术是消除接地噪声最简单有效的方法；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。

减少输入 - 输出耦合

为了减少输入 - 输出耦合，输入走线应尽可能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放置，而应在不同层垂直放置，以减少串扰。

六、典型应用电路

差分放大器

经典差分放大器电路中，如果 (R{4} / R{3}=R{2} / R{1})，则 (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可以增加输入阻抗，消除经典差分放大器输入阻抗低的缺点。

有源低通滤波器

该滤波器的直流增益等于 (-R{2} / R{1})，-3dB 截止频率等于 (1/2pi R_{2}C)。设计时，滤波器带宽必须小于放大器的带宽，并且应选择尽可能低的电阻值，以减少 PCB 布局中寄生参数产生的振铃或振荡。

七、总结

SGM8969-1/2 运算放大器以其高精度、低噪声、高带宽、低功耗等优秀特性，以及多种小封装形式和广泛的应用领域，为电子工程师在设计各种电路时提供了一个可靠的选择。在实际应用中，只要注意其应用注意事项，合理设计电路布局，就能够充分发挥其性能优势，为产品的成功设计提供有力保障。大家在实际使用中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。