MAX9636/MAX9637/MAX9638：低功耗、低噪聲運(yùn)放的卓越之選

在電子工程師的日常工作中，為電池供電應(yīng)用挑選合適的運(yùn)算放大器是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。今天，我們就來深入探討一下 Maxim Integrated 推出的 MAX9636/MAX9637/MAX9638 系列單電源、CMOS 輸入運(yùn)算放大器，看看它們?cè)诒姸鄳?yīng)用場(chǎng)景中是如何大放異彩的。

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一、產(chǎn)品概覽

MAX9636/MAX9637/MAX9638 具有低靜態(tài)電流下的寬帶寬特性，這使得它們非常適合各種電池供電應(yīng)用，如便攜式醫(yī)療儀器、便攜式媒體播放器和煙霧探測(cè)器等。極低的輸入偏置電流、低輸入電流噪聲和低輸入電壓噪聲的組合，讓它們能夠與高阻抗源（如光電二極管和壓電傳感器）完美接口。

性能亮點(diǎn)

1. 高增益帶寬與低功耗的完美結(jié)合：這些器件的增益帶寬（GBW）與電源電流之比達(dá)到了最大化。它們可以在 2.1V 至 5.5V 的單電源下工作，典型靜態(tài)電源電流僅為 36μA。此外，MAX9636 和 MAX9638 還提供低功耗關(guān)斷模式，可將電源電流降低至 1μA，并使放大器輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)，進(jìn)一步節(jié)省了功耗。
2. 寬溫度范圍工作：該系列 IC 規(guī)定在汽車工作溫度范圍（-40°C 至 +125°C）內(nèi)工作，具有良好的溫度穩(wěn)定性。
3. 多種封裝選擇：?jiǎn)瓮ǖ腊姹咎峁┕?jié)省空間的 6 引腳 SC70 封裝，雙通道版本則提供小巧的 8 引腳 SC70 和 10 引腳 UTQFN 封裝，方便工程師根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。

二、電氣特性分析

直流特性

1. 輸入電壓范圍：輸入電壓范圍保證在 VSS - 0.1V 至 VDD + 0.1V 之間，這使得它們?cè)趩坞娫磻?yīng)用中具有更廣泛的適應(yīng)性。
2. 輸入失調(diào)電壓：在不同溫度條件下，輸入失調(diào)電壓有所變化。在 TA = +25°C 時(shí)，典型值為 0.3mV；在 TA = -40°C 至 +125°C 時(shí)，最大值為 3.5mV。
3. 輸入偏置電流：在 TA = +25°C 時(shí)，典型值為 ±0.1pA；在 TA = -40°C 至 +85°C 時(shí)，最大值為 ±50pA；在 TA = -40°C 至 +125°C 時(shí)，最大值為 ±800pA。超低的輸入偏置電流使得它們?cè)谂c高阻抗源接口時(shí)能夠減少誤差。

交流特性

1. 輸入電壓噪聲密度：在 f = 1kHz 時(shí)，典型值為 38nV/√Hz。
2. 輸入電流噪聲密度：在 f = 1kHz 時(shí)，典型值為 0.9fA/√Hz。低噪聲特性使得它們?cè)趯?duì)噪聲敏感的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
3. 增益帶寬：典型值為 1.5MHz，能夠滿足大多數(shù)中高頻應(yīng)用的需求。
4. 壓擺率：典型值為 0.9V/μs，保證了信號(hào)的快速響應(yīng)。

電源特性

1. 電源范圍：電源范圍為 2.1V 至 5.5V，保證了在不同電源條件下的穩(wěn)定工作。
2. 電源抑制比：在不同溫度條件下，電源抑制比有所變化。在 TA = +25°C 時(shí)，典型值為 100dB；在 TA = -40°C 至 +125°C 時(shí)，最小值為 69dB。
3. 靜態(tài)電流：每個(gè)放大器的典型靜態(tài)電流為 36μA，在關(guān)斷模式下，MAX9636 和 MAX9638 的關(guān)斷電源電流僅為 1μA，大大延長(zhǎng)了電池的使用壽命。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

便攜式醫(yī)療儀器

在便攜式醫(yī)療儀器中，對(duì)功耗、噪聲和精度都有很高的要求。MAX9636/MAX9637/MAX9638 的低功耗特性可以延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間，低噪聲和高精度特性則可以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。例如，在脈搏血氧儀中，它們可以用于處理光電二極管輸出的微弱信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確的電壓信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理。

壓電傳感器放大器

壓電傳感器通常具有高輸出阻抗和微弱的信號(hào)，需要一個(gè)能夠與高阻抗源接口且低噪聲的放大器。MAX9636/MAX9637/MAX9638 的超低輸入偏置電流和低噪聲特性使其成為壓電傳感器放大器的理想選擇。

煙霧探測(cè)器

煙霧探測(cè)器需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，對(duì)功耗要求極高。MAX9636/MAX9637/MAX9638 的低功耗關(guān)斷模式可以在不工作時(shí)將電源電流降低至極低水平，同時(shí)在需要檢測(cè)煙霧時(shí)能夠快速響應(yīng)，保證了煙霧探測(cè)器的可靠性和長(zhǎng)壽命。

四、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載

該系列 IC 對(duì)容性負(fù)載具有較高的耐受性。在單位增益配置下，運(yùn)算放大器通?？梢则?qū)動(dòng)高達(dá) 300pF 的純?nèi)菪载?fù)載。為了進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)能力，可以在輸出端串聯(lián)一個(gè)小的隔離電阻（5Ω 至 30Ω），但需要注意可能會(huì)引入一定的直流誤差。如果負(fù)載還包含電阻成分，可以通過在容性負(fù)載上并聯(lián)一個(gè)合適的電阻來提高穩(wěn)定性，這種方法不會(huì)引入直流誤差，但會(huì)按比例降低輸出擺幅。

高阻抗傳感器前端設(shè)計(jì)

在與高阻抗傳感器（如光電二極管和壓電傳感器）接口時(shí)，為了獲得最佳性能，需要遵循標(biāo)準(zhǔn)的高阻抗布局技術(shù)。例如，使用屏蔽技術(shù)防止寄生泄漏路徑，盡量減少連接到運(yùn)算放大器輸入的雜散電容，使用單獨(dú)的模擬和數(shù)字電源等。

關(guān)斷操作

MAX9636/MAX9638 具有低電平有效的關(guān)斷模式，在關(guān)斷時(shí)輸入和輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)電流大幅降低。關(guān)斷閾值電壓設(shè)計(jì)方便與數(shù)字控制（如微控制器輸出）集成，且與電源無關(guān)，無需外部下拉電路。

五、總結(jié)

MAX9636/MAX9637/MAX9638 系列運(yùn)算放大器以其低功耗、低噪聲、寬帶寬和高適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，為電池供電應(yīng)用提供了一個(gè)非常優(yōu)秀的解決方案。無論是在便攜式醫(yī)療儀器、壓電傳感器放大器還是煙霧探測(cè)器等領(lǐng)域，它們都能夠發(fā)揮出出色的性能。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)應(yīng)用時(shí)，不妨考慮一下這款優(yōu)秀的運(yùn)算放大器，相信它會(huì)給你的設(shè)計(jì)帶來意想不到的效果。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過類似的運(yùn)算放大器呢？遇到過哪些問題？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。