SGM8957-1/SGM8957-2：高精度、低功耗CMOS运算放大器的理想之选

在电子设计领域，运算放大器是一种至关重要的基础元件，其性能的优劣直接影响到整个电路的表现。今天，我们就来深入了解一下SGMICRO推出的SGM8957-1和SGM8957-2这两款高精度、低功耗的CMOS运算放大器。

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1. 产品概述

SGM8957-1为单通道运算放大器，SGM8957-2为双通道运算放大器。它们具有低功耗、高精度的特点，能够在1.8V至5.5V的单电源或±0.9V至±2.75V的双电源下稳定工作，每个放大器的静态电流仅为20μA。同时，这两款放大器支持轨到轨输入和输出操作，输入共模电压范围为(-VS) - 0.1V至(+VS) + 0.1V，输出范围为(-VS)+0.014V至(+VS) - 0.014V。

2. 产品特性

2.1 低输入失调电压和低噪声

输入失调电压最大为25μV，在0.1Hz至10Hz的频率范围内，噪声仅为2μVP-P，这使得它们在对精度要求较高的应用中表现出色。

2.2 集成RFI滤波器

能够有效抑制射频干扰，提高电路的抗干扰能力。

2.3 轨到轨输入和输出

支持单电源或双电源供电，适应不同的电源配置，为设计带来了更大的灵活性。

2.4 低静态电流

每个放大器的静态电流典型值为20μA，有助于降低系统功耗，延长电池供电设备的续航时间。

2.5 宽工作温度范围

可在-40℃至+125℃的温度范围内正常工作，适用于各种恶劣的工业环境。

2.6 小封装形式

SGM8957-1提供Green SOT-23-5、SC70-5和SOIC-8封装；SGM8957-2提供Green SOIC-8、MSOP-8和TDFN-3×3-8L封装，方便不同应用场景的布局。

3. 应用领域

3.1 工业设备

在工业自动化、过程控制等领域，对信号的精度和稳定性要求较高，SGM8957-1/2的高精度和低功耗特性能够满足这些需求。

3.2 电池供电设备

如便携式仪器、传感器节点等，低功耗的特点可以延长电池的使用寿命。

3.3 传感器信号调理

能够对传感器输出的微弱信号进行放大和处理，提高信号的质量和精度。

4. 电气特性

4.1 输入特性

输入失调电压在25℃时典型值为14μV，最大值为25μV；输入失调电压漂移为0.08μV/℃；输入偏置电流在25℃时为130pA；输入共模电压范围为(-VS) - 0.1V至(+VS) + 0.1V；共模抑制比在25℃时为100dB。

4.2 输出特性

输出电压摆幅从轨到轨的典型值为14mV，最大值为25mV；输出短路电流在VS = 1.8V时为6mA，VS = 5V时为60mA；开环输出阻抗在f = 350kHz、IOUT = 0时为1Ω。

4.3 电源特性

指定电压范围为1.8V至5.5V；电源抑制比在25℃时为20μV/V；每个放大器的静态电流在25℃时典型值为20μA，最大值为37μA；开启时间在VS = 5V时为220μs。

4.4 动态性能

增益带宽积在CL = 100pF时为350kHz；压摆率在G = +1时为0.18V/μs；输入电压噪声在f = 0.1Hz至10Hz时为2μVP-P。

5. 典型性能特性

5.1 共模抑制比和电源抑制比与频率的关系

从典型性能曲线可以看出，共模抑制比和电源抑制比随着频率的增加而下降，在低频段表现较好。

5.2 输出电压摆幅与输出电流的关系

输出电压摆幅随着输出电流的增加而减小，在不同的电源电压和温度条件下表现有所不同。

5.3 静态电流与温度的关系

静态电流随着温度的升高而增加，在不同的电源电压下也有一定的变化。

5.4 建立时间与闭环增益的关系

建立时间随着闭环增益的增加而增加，在设计电路时需要根据实际需求进行合理选择。

6. 应用信息

6.1 轨到轨输入

当SGM8957-1/2在1.8V至5.5V的电源下工作时，输入共模电压范围为(-VS) - 0.1V至(+VS) + 0.1V。输入等效电路中的ESD二极管会钳位输入电压，防止其超过电源轨。

6.2 输入电流限制保护

为了防止ESD二极管和放大器因电流过大而损坏，在一些应用中需要添加电流限制保护。可以选择一个电阻来限制输入电流不超过最大额定值，但需要注意的是，这个电阻会在放大器输入处引入热噪声，因此其值应尽可能小。

6.3 轨到轨输出

SGM8957-1/2支持轨到轨输出操作，在单电源应用中，当+VS = 5.5V、-VS = GND时，10kΩ负载电阻从OUT引脚连接到VS / 2，典型输出摆幅范围为0.014V至5.486V。

6.4 驱动容性负载

SGM8957-1/2设计用于驱动容性负载，具有单位增益稳定性。如果在应用中需要驱动更大的容性负载，可以使用特定的电路，通过反馈回路补偿Riso产生的IR压降。

6.5 电源去耦和布局

在放大器电路设计中，干净、低噪声的电源非常重要。电源旁路是清除电源噪声的有效方法，可以使用10μF陶瓷电容与0.1μF或0.01μF陶瓷电容并联，并将它们尽可能靠近+VS和-VS电源引脚放置。

6.6 接地

在低速应用中，单点接地技术是消除接地噪声的最简单、最有效的方法；在高速应用中，使用完整的接地平面技术可以帮助散热和减少EMI噪声拾取。

6.7 减少输入到输出的耦合

为了减少输入到输出的耦合，输入走线应尽可能远离电源或输出走线，敏感走线不应与噪声走线在同一层平行放置，而应在不同层垂直放置，以减少串扰。

7. 典型应用电路

7.1 差分放大器

经典差分放大器的设计示例，当R4 / R3 = R2 / R1时，VOUT = (VP - VN) × R2 / R1 + VREF。

7.2 高输入阻抗差分放大器

通过在输入处添加放大器来增加输入阻抗，消除了经典差分放大器输入阻抗低的缺点。

7.3 有源低通滤波器

直流增益等于-R2 / R1，-3dB截止频率等于1 / (2πR2C)。在设计中，滤波器带宽必须小于放大器的带宽，电阻值应尽可能低，以减少PCB布局中寄生参数产生的振铃或振荡。

8. 封装信息

SGM8957-1和SGM8957-2提供多种封装形式，每种封装都有详细的尺寸和推荐焊盘尺寸信息。同时，还提供了卷带和卷轴信息以及纸箱尺寸信息，方便工程师进行物料管理和生产。

综上所述，SGM8957-1和SGM8957-2以其高精度、低功耗、轨到轨输入输出等特点，在工业设备、电池供电设备、传感器信号调理等领域具有广泛的应用前景。作为电子工程师，在设计电路时可以根据具体需求合理选择这两款运算放大器，以实现更好的性能和更低的功耗。你在实际应用中是否使用过类似的运算放大器呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。