【经验】如何发挥SGM8049-1/2/4运算放大器的最佳性能

时间： 2019-03-17 来源：SGMICRO

技术问答

圣邦微电子（北京）股份有限公司（SGMICRO Corp）是一家专注于高性能、高品质模拟集成电路研发和销售的半导体公司。其最新推出的SGM8049-1/SGM8049-2/SGM8049-4低功耗运算放大器，分别在内部集成了一个、两个和四个功放。该系列运放在低频段具有超低噪声，开环增益AOL典型值为118dB， CMRR典型值可达100dB。此外，该系列运放可支持单电源供电，最低供电电压低至1.8V，非常适合电池供电设备的设计，是便携式设备、可穿戴设备、医疗器械和手持测试设备的首选。

图一 SGM8049-1/SGM8049-2/SGM8049-4低功耗运算放大器管脚图

如何发挥SGM8049-1/2/4运算放大器的最佳性能是用户最为关心的问题，本文就为大家分享一些实际应用中的经验：

一、在不影响带宽或噪声性能的情况下最大限度地降低功耗

用户在为超低功耗应用设计时，应当仔细选择系统的各个组件。阻值较大的电阻可以最小化电流消耗，但由于电阻会和电路中的杂散电容以及输入电容构成寄生RC组合，影响整个系统的稳定性，因此应当添加一个反馈电容来确保系统的稳定性，以及限制超调或增益峰值。推荐用户在靠近电源引脚的位置旁接0.1μF的旁路电容。

二、明确功放的额定参数

SGM8049-1 / 2/4运算放大器供电电压的额定值为单电源供电：+ 1.8V~+ 5.5V，双电源供电：±0.9V~±2.75V。输入共模电压范围为（-V_S）-0.1V至（+ V_S）+ 0.1V。功放在输入共模电压V_CM范围为-V_S< V_CM< (+V_S) - 1.2V时才能提供最佳的共模抑制比（CMRR）。

三、保护输入不受过电压影响

功放的输入电流通常为1pA，但是，在有大电压输入（超过供电电压500mV）时，会产生过大的电流流入或流出输入引脚。因此，在保持输入电压低于最大额定值的同时，应当将输入电流限制在10mA以下。具体方法如图2所示，使用输入电压电阻可以很方便地实现这一目的。

图2 输入电流保护电路

四、控制系统噪声

SGM8049-1/2/4运算放大器具有极其出色的优于同类微功率放大器的噪声性能，其输入噪声典型值3.5uV_PP（0.1Hz~10Hz），宽带噪声为75nV / √Hz。但是在实际应用中，应仔细选择电阻，否则它们可能成为噪音的主要来源。

五、提升系统的容性负载能力和稳定性

当跟随器配置的负载电容值超过30pF时，输出信号会产生额外的过冲和振铃，通过增加放大器的增益可以增强其驱动更大容性负载的能力。

图3 串联电阻改善电容负载能力

如图3所示，在单位增益配置中，将一个小的（10Ω至20Ω）电阻R_S与输出串联，可以改善系统的容性负载能力。该电阻可显著降低振铃，同时保持纯电容负载的直流（DC）性能。但是，如果存在与容性负载并联的电阻性负载，会产生分压器，在输出端引入直流误差并略微降低输出摆幅。这个引入的误差与R_S / R_L的比率成比例，并且通常可以忽略不计。

图4 通过R_F和R_IN提高系统稳定性

如图4所示，在单位增益的反相配置中，可以通过调整运算放大器输入端的电容与增益设置电阻之间的反馈来降低相位裕度，通过使用较小值的电阻可实现最佳性能。此外，如果无法避免使用大值的电阻时，可以在反馈中插入一个小的（4pF至6pF）电容C_FB。这种配置通过补偿电容C_IN（包括放大器输入电容和PCB板寄生电容的影响），显著减少系统的过冲。

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