精密仪表放大器INA326/327及其应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:INA326/327是TI公司生产的精密仪表放大器。它采用独特的拓扑结构,可实现电源正负限输入/输出,非常适用于单电源、低功耗和精密测量的应用场合。文中介绍了INA326/327的内部结构和主要性能指标,同时给出其典型的应用电路。 关键词:仪表放大器 电源正负限 INA326/327 1 概述 INA326/327是美国德州仪器公司推出的精密电源正负限输入/输出仪表放大器。它的主要特点是输入或输出接近电源电压,因此能够提高输入和输出的动态范围。其共模输入电压范围为:(V-)-20mV~(V+)+100mV,并可保持良好的线性。由于INA326/327带有预调整电阻网络,因此无需提供精密匹配电阻,这样在实现高共模抑制(其CMR的典型值为114dB)的同时,很大地方便了用户。另外,INA326/327的增益可通过与输入信号隔离的外部增益电阻来设置,而且工作性能稳定,因此可广泛应用于医疗仪器设备、传感放大器、多路数据采集系统以及大范围测量等方面。 INA326采用8脚MSOP封装,INA327采用10脚MSOP封装,其中脚6(使能端)为高电平有效(电平电压VH应大于1.6V)。其引脚图见图1所示。 2 电路原理及参数 2.1 内部结构及原理 INA326的基本构成是3个运算放大器和4个电流镜。INA326/327可将输出电压信号转换为电流信号并进行处理,因而可有效抑制共模输入电压,且不需要精密匹配的电阻。该芯片的内部结构原理模框图如图2所示,由图可见:同相输入端VIN+与反相输入端VIN-可分别通过运算放大器A1、A2作用于R1,来自A1输出级的流过R1电流的IR1和复制自A1的镜像电流与A2输出级汇合后,由于电流镜作用将在脚5流出(或输入)电流为2IR1,因此,其电压增益为: G=2R2/R1 由于内部电源泵可分A1、A2及相关电源提供所需电压,且其值可超过电源正负限。因此,加在其两端的电压可达到-20mV~+100mV。A3是电压的缓冲输出装置,其输入级亦由电源泵供给。 2.2 增益设置电阻 由内部结构可知,INA326是一个2级放大器,每级的增益分别由R1、R2设置,总增益G=2R2/R1。外接电阻R1、R2除对增益起决定性作用外,也直接影响到稳定性及温度漂移,因此要求精度较高时,应采用低温度系数的精密电阻。另外,连接R1、R2的布线及插座电阻也会产生增益误差,所以,在精度要求较高时,不能采用插座,要直接焊接,同时应尽减少脚1与脚8的杂散电容,而且应将脚4与脚7直接用电容相连接。外接电阻在+5V单电源%26;#177;2.5V双电源两种情况下有着不同的最佳配置。R1的最佳值可通过式R1=VINmax/12.5μA来计算,但R1不能小于2kΩ。 2.3 电路性能参数 INA326/327的主要电气参数如表1所列。 表1 INA326/327的主要参数 参 数 典型值 单 位 增益公式(外接电阻设置增益) G=2(R2/R1)   增益范围 0.1~10000 V/V 增益误差 %26;#177;0.08 % 线性误差 %26;#177;0.004 % of FS 增益温度系数 %26;#177;6 ppm/℃ 输入失调电压 %26;#177;20 μV 失调电压漂移 %26;#177;0.1 μV/℃ 输入偏置电流 %26;#177;0.2 nA 差分输入电阻||电容 10 10||2 Ω||pF 共模输入电阻||电容 10 10||14 Ω||pF 输入电压范围 (V-)-0.02~(V+)+0.1 V 安全输入电压范围 (V-)-0.5~(V+)+0.5 V 共模抑制 114 dB 频率响应宽度(-3dB) 1 kHz 输出短路电流 %26;#177;25 mA 容性负载驱动能力 500 pF 工作环境温度范围 -40~125 ℃ 贮存温度范围 -40~150 ℃ 3 典型应用 INA326的一种典型应用电路如图3所示。图中OPA551的60V运算放大器,可实现%26;#177;27V的输出。其输出电压Vo可通过RF进行反馈,这样,增益为G=-RF/R1=-100V/V。由于INA326中内部电源泵的作用,其脚5的电压值可达VGND-20mV,因此,无需在脚5端连接附加的负电源。在该电路中,IB引起的失调电压为100pA%26;#183;2kΩ=0.2μV。 图4是应用INA326设计的精密满幅度电压跟随器。当该电路的输入为高频信号时,应当在电路中接入电容C1,并取C1=100C2。该电路没有CMOS运算放大器常见的N/P输入级跨接效应,因此具有非常好的线性。 4 结束语 TI公司的精密电源正负限输入/输出仪表放大器INA326/327具有高精度、低价格和尺寸小等特点,可广泛应用于桥式放大器、热偶放器、传感器大器、高分辨率测试系统以及医疗仪器等方面。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/measure/200703/10999.html
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