MAX9632：高精度、低噪聲、寬帶放大器的卓越之選

在電子工程師的日常工作中，尋找一款性能卓越的放大器是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX9632，一款36V高精度、低噪聲、寬帶放大器，看看它能為我們的設(shè)計(jì)帶來哪些驚喜。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9632是一款低噪聲、高精度、寬帶運(yùn)算放大器，其供電電壓范圍非常寬，從+4.5V到+36V，還能以雙電源（±18V）模式運(yùn)行。它具有極快的建立時(shí)間和低失真特性，這使得它成為精密采集系統(tǒng)的理想解決方案。即使在低電源電壓下驅(qū)動(dòng)高分辨率24位Σ? ADC時(shí)，其軌到軌輸出擺幅也能最大化動(dòng)態(tài)范圍。此外，該IC僅需3.9mA的靜態(tài)電流，就能實(shí)現(xiàn)55MHz的增益帶寬積和超低的0.94nV/√Hz輸入電壓噪聲。它提供8引腳SO、μMAX和TDFN封裝，工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX9632的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 高分辨率ADC驅(qū)動(dòng)：其出色的AC和DC性能，使其成為高分辨率ADC驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的理想選擇。
2. 高分辨率DAC緩沖：能夠?yàn)楦叻直媛蔇AC提供穩(wěn)定的緩沖。
3. 醫(yī)學(xué)成像：在醫(yī)學(xué)成像設(shè)備中，對(duì)低噪聲和高精度的要求極高，MAX9632正好滿足這些需求。
4. 低噪聲信號(hào)處理：可有效處理低噪聲信號(hào)，保證信號(hào)的質(zhì)量。
5. 測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)：為測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)提供精確的信號(hào)放大。
6. ATE（自動(dòng)測(cè)試設(shè)備）：適用于ATE設(shè)備，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性。

三、產(chǎn)品特性

（一）出色的DC和AC性能

1. 增益帶寬：擁有55MHz的增益帶寬，能夠滿足高速信號(hào)處理的需求。
2. 建立時(shí)間：600ns即可達(dá)到16位精度的建立時(shí)間，響應(yīng)速度快。
3. 總諧波失真：在10kHz時(shí)，THD為 -128dB，失真極低。
4. 輸入失調(diào)電壓：最大僅為125μV，保證了輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性。
5. 輸入電壓噪聲：超低的0.94nV/√Hz輸入電壓噪聲，有效降低了噪聲對(duì)信號(hào)的干擾。
6. 輸入失調(diào)溫度漂移：最大0.5μV/°C的輸入失調(diào)溫度漂移，確保在不同溫度環(huán)境下性能穩(wěn)定。
7. 單位增益穩(wěn)定：具備單位增益穩(wěn)定性，使用起來更加可靠。

（二）寬電源范圍

其電源范圍為+4.5V到+36V，適用于各種高壓前端應(yīng)用，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

（三）ESD保護(hù)

具有±8kV HBM和±1kV CDM的ESD保護(hù)能力，大大提高了產(chǎn)品的可靠性，降低了因靜電放電而損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

（四）節(jié)省電路板空間

提供8引腳SO、μMAX和TDFN封裝，低引腳數(shù)的封裝形式能夠有效節(jié)省電路板空間。

四、電氣特性

（一）電源相關(guān)特性

1. 電源電壓范圍：由PSRR保證，范圍為4.5V至36V。
2. 電源電流：典型值為3.9mA，最大值為6.5mA。
3. 電源抑制比：在+25°C時(shí)為140dB，在 -40°C至 +125°C范圍內(nèi)為120dB。

（二）關(guān)斷特性

1. 關(guān)斷輸入電壓：當(dāng)高于VCC - 0.35V時(shí)，器件禁用；低于VCC - 3.0V時(shí)，器件啟用。
2. 關(guān)斷電流：當(dāng)VSHDN = VCC時(shí)，最大值為15μA。

（三）DC特性

1. 輸入失調(diào)電壓：在+25°C時(shí)典型值為30μV，最大值為125μV；在 -40°C至 +125°C范圍內(nèi)最大值為165μV。
2. 輸入失調(diào)電壓漂移：最大值為0.5μV/°C。
3. 輸入偏置電流：最大值為180nA。
4. 輸入失調(diào)電流：最大值為100nA。
5. 輸入共模范圍：由CMRR保證，范圍為VEE + 1.8V至VCC - 1.4V。

（四）AC特性

1. 增益帶寬積：為55MHz。
2. 壓擺率：在0至5V輸出時(shí)為30V/μs。
3. 建立時(shí)間：達(dá)到0.0015%精度，V OUT = 10V P - P，C L = 100pF，AV = 1V/V時(shí)為600ns。
4. 總諧波失真：在1kHz和10kHz，V OUT = 3V RMS，R L = 600Ω，AV = 1V/V時(shí)分別為 -136dB和 -128dB。
5. 輸入電壓噪聲密度：在1kHz時(shí)為0.94nV/√Hz。
6. 輸入電流噪聲密度：在1kHz時(shí)為3.75pA/√Hz。
7. 容性負(fù)載：在無持續(xù)振蕩，AV = 1V/V時(shí)，最大可驅(qū)動(dòng)350pF的容性負(fù)載。

五、典型工作特性

文檔中給出了眾多典型工作特性曲線，包括輸入失調(diào)電壓與溫度、電源電壓、共模電壓的關(guān)系，輸入偏置電流與共模電壓的關(guān)系，電源電流與溫度、電源電壓的關(guān)系，以及電源抑制比、共模抑制比、輸出電壓與頻率、輸出電流的關(guān)系等。這些曲線直觀地展示了MAX9632在不同條件下的性能表現(xiàn)，有助于工程師在設(shè)計(jì)時(shí)更好地了解和預(yù)測(cè)其工作狀態(tài)。例如，通過輸入失調(diào)電壓與溫度的關(guān)系曲線，我們可以看到在不同溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓的變化情況，從而評(píng)估其對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

六、引腳配置與描述

（一）引腳配置

MAX9632有SO/μMAX和TDFN兩種封裝形式，其引腳配置如圖所示（文檔中有相應(yīng)圖示）。引腳包括SHDN（關(guān)斷引腳）、IN - （負(fù)輸入）、IN + （正輸入）、VEE（負(fù)電源電壓）、OUT（輸出）、VCC（正電源電壓）等。

（二）引腳功能

工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要根據(jù)這些引腳的功能進(jìn)行合理的連接和布局，以確保芯片正常工作。例如，在使用關(guān)斷功能時(shí)，要根據(jù)電源電壓正確設(shè)置SHDN引腳的電壓。

七、詳細(xì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）工藝與性能

MAX9632采用新的36V高速互補(bǔ)BiCMOS工藝，優(yōu)化了AC動(dòng)態(tài)性能和高壓操作能力。它具備高精度、高帶寬、超低噪聲和出色的失真性能，單位增益穩(wěn)定，可在單電源高達(dá)36V或雙電源高達(dá)±18V的條件下工作。

（二）電源操作

該芯片可以在±2.25V至±18V的雙電源或+4.5V至+36V的單電源下工作，甚至在常見的5V應(yīng)用中也能有出色表現(xiàn)。在使用雙電源時(shí)，需要用0.1μF電容分別對(duì)VCC和VEE進(jìn)行旁路接地；使用單電源時(shí)，用0.1μF電容對(duì)VCC進(jìn)行旁路接地。

（三）低噪聲與低失真設(shè)計(jì)

它適用于專業(yè)音頻設(shè)備、高性能儀器、自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備和醫(yī)學(xué)成像等超低噪聲應(yīng)用。低噪聲結(jié)合快速建立時(shí)間，使其非常適合驅(qū)動(dòng)高分辨率的Σ - ?或SAR ADC。同時(shí)，它還具備超低失真性能，在高達(dá)100kHz以上的帶寬內(nèi)，即使驅(qū)動(dòng)高達(dá)10VP - P的高壓擺幅，也能保持良好的低失真運(yùn)行。那么，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們?nèi)绾芜M(jìn)一步優(yōu)化其低噪聲和低失真性能呢？這是值得工程師深入思考的問題。

（四）軌到軌輸出級(jí)

輸出級(jí)在10kΩ負(fù)載下，可擺動(dòng)至電源軌的50mV（典型值）以內(nèi)，具有55MHz的GBW和30V/μs的壓擺率，單位增益穩(wěn)定，可驅(qū)動(dòng)100pF的容性負(fù)載。對(duì)于更高的容性負(fù)載，可以通過在運(yùn)放輸出端串聯(lián)一個(gè)隔離電阻來提高穩(wěn)定性，該電阻能將負(fù)載電容與放大器輸出隔離開，改善電路的相位裕度。

（五）輸入差分電壓保護(hù)

芯片內(nèi)部的背對(duì)背二極管可保護(hù)輸入免受過大的差分電壓影響。不過，若輸入信號(hào)足夠快，導(dǎo)致內(nèi)部二極管正向偏置，輸入信號(hào)電流必須限制在20mA以下。若輸入信號(hào)電流不能自然限制，可以使用輸入串聯(lián)電阻來限制信號(hào)輸入電流，但要注意選擇合適的阻值，以免影響器件的低噪聲性能。

（六）關(guān)斷功能

關(guān)斷功能參考正電源，高電平（高于VCC - 0.35V）禁用運(yùn)放，使輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)；低電平（低于VCC - 3.0V）啟用器件。該輸入必須連接到有效的高或低電壓，不能懸空。

（七）布局要點(diǎn)

精心的布局技術(shù)有助于優(yōu)化性能，減少運(yùn)放輸入和輸出端的雜散電容。應(yīng)將外部元件靠近運(yùn)放引腳放置，以減小走線長(zhǎng)度。對(duì)于高頻設(shè)計(jì)，接地過孔至關(guān)重要，要靠近去耦電容放置，為高頻信號(hào)提供接地返回路徑。信號(hào)走線應(yīng)短而直接，避免使用直角連接器，以防引入電容不連續(xù)性，影響頻率響應(yīng)。

（八）ESD保護(hù)

芯片內(nèi)置了ESD保護(hù)電路，可防止ESD事件對(duì)其造成損壞。它能保證在人體模型（HBM）下高達(dá)±8kV和帶電設(shè)備模型（CDM）下高達(dá)±1kV的ESD保護(hù)。

八、應(yīng)用案例：驅(qū)動(dòng)高分辨率Sigma - Delta ADC

MAX9632的出色AC規(guī)格和55MHz帶寬使其非常適合驅(qū)動(dòng)高速、高精度的SAR ADC。以MAX11905這款20位、1.6Msps的全差分ADC為例，它在(f{IN} = 10kHz)時(shí)具有98.3dB的SNR，采樣率高達(dá)1.6Msps，在(f{IN} = 10kHz)時(shí)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)于 - 123dB的THD和125的SFDR。文檔中的典型應(yīng)用電路展示了MAX9632驅(qū)動(dòng)MAX11905的具體連接方式，為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了參考。

九、總結(jié)

MAX9632是一款性能卓越的36V精密、低噪聲、寬帶放大器，具有多種優(yōu)秀特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要充分考慮其電氣特性、引腳配置、電源操作、布局要點(diǎn)等因素，以確保電路的性能和可靠性。同時(shí)，通過參考典型應(yīng)用電路和案例，能夠更快地將其應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中。你在使用類似放大器時(shí)，是否也遇到過一些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。