探索MAX9910 - MAX9913：低功耗運(yùn)放的理想之選

在電子工程師的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，選擇合適的運(yùn)算放大器（op amps）至關(guān)重要，特別是在電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景中，對(duì)低功耗、高性能的運(yùn)放需求更為突出。今天，我們就來(lái)深入了解一下MAXIM推出的MAX9910 - MAX9913系列運(yùn)放，看看它為何能成為眾多設(shè)計(jì)的理想選擇。

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產(chǎn)品概述

MAX9910 - MAX9913系列包含單通道的MAX9910/MAX9911和雙通道的MAX9912/MAX9913運(yùn)放。它們的顯著特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了增益帶寬（GBW）與電源電流的最大化比值，這使得它們?cè)诘凸牡耐瑫r(shí)，還能保持良好的性能，非常適合用于便攜式儀器、便攜式醫(yī)療設(shè)備和無(wú)線(xiàn)手機(jī)等電池供電的應(yīng)用。

這些CMOS運(yùn)放具有超低的1pA輸入偏置電流、軌到軌的輸入輸出范圍、僅4μA的低電源電流，并且可以在1.8V至5.5V的單電源下工作。其中，MAX9911/MAX9913還具備低功耗關(guān)斷模式，可將電源電流降低至1nA，并使放大器輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，進(jìn)一步節(jié)省了功耗。該系列器件的增益帶寬積為200kHz，且單位增益穩(wěn)定。

產(chǎn)品特性

高性能指標(biāo)

• 增益帶寬積（GBW）：達(dá)到200kHz，能夠滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用的帶寬需求。
• 超低電源電流：典型值僅4μA，在電池供電應(yīng)用中可顯著延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。
• 寬電源電壓范圍：支持1.8V至5.5V的單電源供電，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。
• 超低輸入偏置電流：僅1pA，可減少輸入信號(hào)的誤差，提高測(cè)量精度。
• 軌到軌輸入輸出：允許輸入和輸出信號(hào)接近電源軌，擴(kuò)大了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。
• 低輸入失調(diào)電壓：典型值為±200μV，有助于提高放大器的精度。
• 低關(guān)斷電流：MAX9911/MAX9913在關(guān)斷模式下電流低至0.001μA，進(jìn)一步降低功耗。

豐富的封裝形式

該系列產(chǎn)品提供多種小型封裝，包括5引腳SC70、6引腳SC70、6凸點(diǎn)WLP、8引腳SOT23和10引腳μMAX等，方便不同應(yīng)用場(chǎng)景的布局設(shè)計(jì)。

應(yīng)用領(lǐng)域

MAX9910 - MAX9913系列運(yùn)放的特性使其在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用：

• 便攜式醫(yī)療設(shè)備：如血糖儀等，對(duì)低功耗和高精度要求較高，該系列運(yùn)放能夠滿(mǎn)足其需求。
• 便攜式測(cè)試設(shè)備：在電池供電的測(cè)試儀器中，低功耗和寬電源電壓范圍是關(guān)鍵因素。
• 筆記本電腦：可用于數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理等模塊，降低功耗的同時(shí)保證性能。
• 數(shù)據(jù)采集設(shè)備：高精度和低失調(diào)電壓有助于準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)。

電氣特性分析

電源相關(guān)特性

在不同的電源電壓下，該系列運(yùn)放的電源電流表現(xiàn)穩(wěn)定。例如，MAX9910/MAX9911在1.8V和5.5V電源電壓下，典型電源電流均為4μA。而MAX9912/MAX9913在1.8V時(shí)典型電源電流為7μA，5.5V時(shí)為9μA。在關(guān)斷模式下，MAX9911/MAX9913的關(guān)斷電源電流可低至0.001μA（典型值），最大為0.5μA。

輸入輸出特性

輸入失調(diào)電壓典型值為±200μV，最大為±1mV。輸入偏置電流典型值為±1pA，最大為±10pA。輸入共模范圍可通過(guò)CMRR測(cè)試保證，能擴(kuò)展到電源軌外100mV。輸出電壓擺幅在不同負(fù)載下表現(xiàn)良好，在100kΩ負(fù)載下，輸出可接近電源軌5mV以?xún)?nèi)；在5kΩ負(fù)載下，可接近電源軌60mV以?xún)?nèi)。

頻率相關(guān)特性

增益帶寬積為200kHz，壓擺率為0.1V/μs。在驅(qū)動(dòng)電容負(fù)載時(shí)，單位增益穩(wěn)定負(fù)載可達(dá)30pF，當(dāng)增益配置為10V/V時(shí)，電容負(fù)載可增加到250pF。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

驅(qū)動(dòng)電容負(fù)載

該系列運(yùn)放單位增益穩(wěn)定負(fù)載可達(dá)30pF，若需驅(qū)動(dòng)更大的電容負(fù)載，可采取以下措施：

• 當(dāng)放大器配置為最小增益10V/V時(shí)，電容負(fù)載可增加到250pF。
• 在輸出與電容負(fù)載之間使用隔離電阻，可提高電容驅(qū)動(dòng)能力。在單位增益應(yīng)用中，當(dāng)負(fù)載電阻RL約為5kΩ時(shí)，電容負(fù)載可增加到200pF。

電源考慮

MAX9910 - MAX9913針對(duì)1.8V至5.5V的單電源操作進(jìn)行了優(yōu)化，高達(dá)95dB（典型值）的電源抑制比允許直接使用電池供電，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并延長(zhǎng)了電池壽命。

上電建立時(shí)間

上電后，該系列運(yùn)放通常需要5μs的建立時(shí)間。電源建立時(shí)間取決于電源電壓、旁路電容值、輸入電源的輸出阻抗以及組件之間的任何引線(xiàn)電阻或電感。運(yùn)放的建立時(shí)間主要取決于輸出電壓，并受壓擺率限制。

關(guān)斷模式

MAX9911/MAX9913具有低電平有效的關(guān)斷輸入。進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)典型時(shí)間為2μs，退出關(guān)斷狀態(tài)典型時(shí)間為30μs。在關(guān)斷模式下，放大器輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。將SHDN引腳拉低可進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，拉高則使能放大器。MAX9913雙通道放大器具有獨(dú)立的關(guān)斷輸入，可同時(shí)關(guān)斷兩個(gè)放大器以實(shí)現(xiàn)最低靜態(tài)電流。

電源旁路和布局

為了最小化噪聲，應(yīng)使用0.1μF的電容將VDD引腳盡可能靠近地旁路。良好的布局技術(shù)可通過(guò)減少運(yùn)放輸入和輸出的雜散電容和電感來(lái)優(yōu)化性能，應(yīng)將外部組件靠近IC放置以減少雜散電容和電感。

總結(jié)

MAX9910 - MAX9913系列運(yùn)放以其低功耗、高性能、寬電源電壓范圍和豐富的封裝形式，為電子工程師在電池供電應(yīng)用中提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理考慮驅(qū)動(dòng)電容負(fù)載、電源、上電建立時(shí)間、關(guān)斷模式以及布局等要點(diǎn)，能夠充分發(fā)揮該系列運(yùn)放的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更高效、更穩(wěn)定的電路設(shè)計(jì)。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過(guò)類(lèi)似的運(yùn)放呢？遇到過(guò)哪些問(wèn)題又有怎樣的解決方案呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。