MAX9939 SPI可编程增益放大器(PGA)，提供输入VOS调理和输出运算放大器技术手册

概述
MAX9939为通用、差分输入可编程增益放大器(PGA)，可理想动态变化范围较宽的信号调理，例如电动机电流检测、医疗设备以及声纳数据采集等应用。该器件可通过SPI接口在0.2V/V至157V/V范围内设置差分增益、输入失调电压补偿以及输出放大器，可配置为高阶有源滤波器或提供一路差分输出。
数据表：*附件：MAX9939 SPI可编程增益放大器(PGA)，提供输入VOS调理和输出运算放大器技术手册.pdf

PGA经过优化用于宽带应用，增益可设置为0.2V/V、1V/V、10V/V、20V/V、30V/V、40V/V、 60V/V、80V/V、119V/V和157V/V。精确的电阻匹配提供极低的增益温漂和极高的CMRR。尽管MAX9939采用2.9V至5.5V的VCC单电源供电，但由于使用了输入电平转换放大器，所以可处理低于、高于地电位的信号。此外，输入端具有±16V保护，允许器件承受故障条件及超范围的信号。

输出放大器优化于宽频带和低偏置电流，理想用于多级反馈有源滤波器拓扑，可提供比Sallen-Key结构滤波器更高的Q值和阻带衰减。

MAX9939在5V供电下消耗3.4mA静态电流，带有软件可设置的关断模式，使电源电流降至13µA。MAX9939采用10引脚µMAX封装，工作在-40°C至+125°C汽车级温度范围。

应用

• 放大
• 差分至单端转换
• 差分输入、差分输出信号
• 医疗信号调理
• 传感器接口与信号处理
• 无速度传感器电机控制
• 声纳及通用数据采集
  特性
• SPI可编程增益：0.2V/V至157V/V
• 超低增益温漂
• 集成放大器，用于R/C可编程有源滤波器
• 输入失调电压补偿
• 输入端保护至±16V
• 13µA软件关断模式
• -40°C至+125°C工作温度范围
• 10引脚µMAX封装

引脚配置描述

电气特性

逻辑图

引脚描述

详细说明

MAX9939是一款通用型可编程增益放大器（PGA），具备输入失调调节功能。其增益和输入失调电压（Vos）均可通过SPI进行编程。该器件还集成了一个非运算跨导放大器，可通过SPI配置为高阶有源滤波器，或输出差分信号。器件可进入关断模式。

放大器的增益可在0.2V/V至157V/V之间编程（默认增益设置为1V/V ）。输入失调电压可编程范围为±17mV，可用于在高增益设置下恢复输出动态范围。输入失调电压测量模式可测量输入失调电压，以便在固件中进行修正，从而实现出色的直流精度。

主放大器接收差分输入，并提供单端输出。差分输入与单端输出之间的关系由以下公式表示：
VOUTA = VCC/2 + 增益×（VINA - VINB） + 增益×Vos

架构

MAX9939具有三个内部放大器，如功能图所示。第一个放大器（放大器LVL）配置为差分放大器，用于将差分信号转换为单端信号，并带有输入失调电压调节网络。它具有极高的共模抑制比（CMRR）、增益精度，且低温漂，可实现精确的电阻匹配。该放大器的输出被偏置到VCC/2 。

接下来是可编程跨导反相放大器（放大器A），其可编程的RF和RI电阻使增益在0.2V/V至157V/V之间变化。该放大器的输出偏置到VCC/2，具有极高的增益精度和低温漂。MAX9939还有一个已配置好的运算放大器（放大器B），其同相输入参考电压为VCC/2，反相输入和输出可通过引脚外部访问，可配置为有源滤波器或差分输出。

强大的输入静电放电（ESD）保护功能使输入电压在INA+和INA-引脚处可达±16V而不会损坏MAX9939，这使其在故障情况下对极高电压具有极强的耐受性。此外，其输入电压范围可扩展至负电源电压（在-2.5V单电源供电时，可低至-VCC/2 ），使MAX9939能够将地以下的输入信号转换为0V至5V的输出信号。该器件具有与接地参考信号接口的功能。

时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）均设置为0（见图1）。对MAX9939进行写操作时，需将CS引脚拉低。数据在时钟上升沿锁存，并首先写入最低有效位（LSB）。每次对MAX9939的写操作由8位（1字节）组成。在第8位被时钟锁存之前拉高CS引脚，可锁存数据并为下一个字节的指令做好准备。需注意，如果在最后一个时钟下降沿之前拉高CS引脚，标志位将不会更新。

寄存器说明

MAX9939由三个寄存器组成：一个移位寄存器和两个内部寄存器。移位寄存器接收数据，并将其传输到两个内部寄存器中存储，以确定放大器的增益、输入失调电压和工作模式。另外两个内部寄存器分别是输入失调电压调节寄存器和增益寄存器。8位写入这些寄存器的格式如表1和表2所示。数据首先写入移位寄存器的最低有效位。