MAX4036 - MAX4039：低功耗、低電壓軌到軌運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)利器

在當(dāng)今對(duì)功耗和尺寸要求日益嚴(yán)苛的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，選擇一款合適的運(yùn)算放大器至關(guān)重要。Maxim 推出的 MAX4036 - MAX4039 系列運(yùn)算放大器，以其超低功耗、低工作電壓和軌到軌輸出的特性，成為了電池供電設(shè)備和低電壓應(yīng)用的理想選擇。下面我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品。

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一、產(chǎn)品概述

MAX4036 - MAX4039 系列包括單通道的 MAX4036/MAX4037 和雙通道的 MAX4038/MAX4039。它們可在單電源 +1.4V 至 +3.6V（無參考電壓時(shí)）或 +1.8V 至 +3.6V（有參考電壓時(shí)）下工作，每個(gè)放大器僅消耗 800nA 的電源電流，可選的參考電壓源消耗 1.1μA。該系列產(chǎn)品輸入共模電壓范圍廣，輸出能夠驅(qū)動(dòng) 5kΩ 負(fù)載至離電源軌 25mV 以內(nèi)，非常適合單節(jié)鋰離子或兩節(jié)鎳鎘/鎳氫/堿性電池供電的應(yīng)用。不同型號(hào)提供了多種封裝選擇，如 SC70、SOT23、UCSP?、μMAX? 和 TDFN 等。

二、主要特性

超低功耗

每個(gè)放大器僅消耗 800nA 的電源電流，可選參考電壓源消耗 1.1μA，這使得該系列產(chǎn)品在電池供電的應(yīng)用中能夠顯著延長電池續(xù)航時(shí)間。例如，在一些便攜式醫(yī)療設(shè)備中，長時(shí)間的連續(xù)工作對(duì)電池壽命要求極高，MAX4036 - MAX4039 的低功耗特性就顯得尤為重要。

低工作電壓

可在低至 +1.4V 的電源電壓下工作（MAX4037/MAX4039 為 +1.8V），能夠適應(yīng)單節(jié)鋰離子電池等低電壓電源，為設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性。

軌到軌輸出

輸出能夠驅(qū)動(dòng) 5kΩ 負(fù)載至離電源軌 25mV 以內(nèi)，可充分利用電源電壓范圍，提高信號(hào)處理的動(dòng)態(tài)范圍。在一些對(duì)信號(hào)幅度要求較高的應(yīng)用中，軌到軌輸出特性可以避免信號(hào)失真，提高系統(tǒng)性能。

高精度參考電壓

MAX4037/MAX4039 具備 1.232V ±0.5%、120ppm/°C（最大）的參考電壓，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。同時(shí)，該參考電壓源無需外部旁路電容，簡化了設(shè)計(jì)。

其他特性

還具有低輸入偏置電流（典型值 1.0pA）、低輸入失調(diào)電壓（典型值 200μV）、單位增益穩(wěn)定、可驅(qū)動(dòng) 5000pF 容性負(fù)載等特性，適用于各種高精度和低噪聲的應(yīng)用場(chǎng)景。

三、電氣特性

電源電壓范圍

MAX4036/MAX4038 的電源電壓范圍為 1.4V - 3.6V，MAX4037/MAX4039 為 1.8V - 3.6V。在不同的電源電壓下，各型號(hào)的電源電流也有所不同。例如，MAX4036 在 VDD = 1.4V 時(shí)，電源電流典型值為 0.8μA；在 VDD = 3.6V 時(shí)，典型值為 0.9μA。

輸入特性

輸入失調(diào)電壓典型值為 ±0.2mV，最大為 ±2.0mV；輸入偏置電流典型值為 ±1.0pA，最大為 ±10pA；輸入失調(diào)電流典型值為 ±0.3pA，最大為 ±20pA。這些低輸入特性使得該系列產(chǎn)品在高精度信號(hào)處理中能夠減少誤差。

輸出特性

輸出電壓擺幅在不同負(fù)載下表現(xiàn)良好，例如在 RL = 100kΩ 時(shí)，輸出電壓擺幅高為 VDD - 25mV，低為 2mV；在 RL = 5kΩ 時(shí)，輸出電壓擺幅高為 VDD - 50mV，低為 25mV。輸出短路電流為 ±13mA，能夠提供一定的保護(hù)。

參考電壓特性（MAX4037/MAX4039）

參考電壓為 1.226 - 1.238V，線調(diào)整率為 0.3%/V，負(fù)載調(diào)整率在 0 - 100μA 源電流時(shí)為 0.0015%/μA，在 -20μA - 0 灌電流時(shí)為 0.0075%/μA。參考輸出電壓噪聲在 0.1Hz 至 10Hz 為 60μVP - P。

四、應(yīng)用信息

電源考慮

該系列產(chǎn)品可直接由電池供電，其高電源抑制比（PSRR 最大可達(dá) 82dB）和良好的參考線調(diào)整率，能夠適應(yīng)電池電壓的下降，簡化了電源設(shè)計(jì)，延長了電池壽命。在設(shè)計(jì)時(shí)，建議在 VDD 引腳與地之間連接一個(gè) 0.1μF 的旁路電容，以減少噪聲。

上電穩(wěn)定時(shí)間

通常需要 0.25ms 來完成上電，在此期間輸出狀態(tài)不確定。因此，應(yīng)用電路需要考慮這一初始延遲。

驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載

MAX4036 - MAX4039 放大器在驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載時(shí)無需輸出電容即可保持穩(wěn)定，并且在負(fù)載電容高達(dá) 5000pF 時(shí)仍能保持單位增益穩(wěn)定。如果需要驅(qū)動(dòng)更大的容性負(fù)載，可以在輸出與負(fù)載之間使用隔離電阻，但需要注意這會(huì)降低增益和輸出電壓擺幅。

交越失真

由于輸出級(jí)在源電流和灌電流之間切換時(shí)會(huì)引入交越失真，在交越區(qū)域輸出阻抗會(huì)大幅增加?？梢酝ㄟ^增加負(fù)載電阻或?qū)ω?fù)載進(jìn)行偏置，使輸出電流始終保持在一個(gè)方向，來減少交越失真。

參考電壓旁路

MAX4037/MAX4039 的參考電壓源無需外部電容，簡化了設(shè)計(jì)。

作為比較器使用

雖然該系列產(chǎn)品主要用于運(yùn)算放大器，但也可以作為軌到軌輸入/輸出比較器使用。為了減少輸出振蕩的風(fēng)險(xiǎn)，可以使用外部遲滯電路。

電池監(jiān)測(cè)應(yīng)用

利用 MAX4037/MAX4039 的內(nèi)部參考電壓和低工作電壓特性，可以實(shí)現(xiàn)電池監(jiān)測(cè)功能。通過設(shè)置合適的電阻，可以實(shí)現(xiàn)遲滯功能，提高監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性。

五、封裝信息

MAX4036 - MAX4039 提供了多種封裝選擇，如 SC70、SOT23、UCSP?、μMAX? 和 TDFN 等，以滿足不同應(yīng)用對(duì)尺寸和布局的要求。在使用 TDFN 封裝時(shí)，其暴露焊盤（EP）內(nèi)部連接到器件襯底 VSS，可以將其連接到 VSS 或不連接，但不建議在暴露焊盤下方布線。

六、總結(jié)

MAX4036 - MAX4039 系列運(yùn)算放大器以其超低功耗、低工作電壓、軌到軌輸出和高精度參考電壓等特性，為電池供電設(shè)備和低電壓應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇合適的型號(hào)和封裝，并注意電源、負(fù)載、失真等方面的問題，以充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。