精密仪用放大器INA114(图)

出处：awey 发布于：2007-04-16 21:31:35

一、概述

　　INA114是一种通用仪用放大器，尺寸小、高、价格低廉，可用于电桥、热电偶、数据采集、RTD传感器和医疗仪器等。INA114只需一个外部电阻就可以设置1至10000之间的任意增益值，内部输入保护能够长期耐受±40V，失调电压低（50μV），漂移小（0.25μV/℃），共模抑制比高（G=1000时为50dB），用激光进行调整，可以在±2.25V的电压下工作，使用电池（组）或5V单电源系统，静态电流为3mA。INA114采用8引脚塑料封装或SOL-16表面封装贴件，使用环境温度为-40℃～+85℃。

INA114的内部电路和引脚布局如和所示。

：INA114的内部电路图

：INA114引脚布局

二、主要电气参数

表1给出了INA114的主要电气参数。

由于INA114的参数很多，这里只简单地列出了一些参数，更详细的资料可以去BB公司的主页。

下面给出INA114使用限度。

电源电压： ±18V

输入电压范围： ±40V

工作温度： -40℃～+125℃

储存温度： -40℃～+125℃

节点温度： +150℃

引脚温度(软焊，10s)： +300℃

三、应用设计及举例

：基本接口

图3所示为INA114的基本连接要求。如用于噪声或高阻电源时，需要在靠近电源引脚处连接去耦合电容。

建立增益

　　INA114的增益值只用一个外部电阻RG就可以设置，公式如下：

G=1+50kΩ/RG (1)

　　图3附有常用的增益值及相应阻值，表2列出了INA114的常用增益值和RG近似阻值。

　　公式（1）中的“50kΩ”这一项是两个内部反馈电阻的和。这两个金属膜的电阻已经用激光调整到的值。INA114增益的度和漂移额定值中包含了这两个电阻的度和温度系数。

　　用来设置增益的外部电阻RG的稳定性和温漂也对增益有影响。RG对增益和增益漂移的影响，可以由公式（1）直接推导出来。高增益需要低阻值，所以接线电阻就很重要。线路上增加的插座会使增益误差额外地增加100甚至更多，并且很可能是不稳定的误差。

噪声特性

　　在大多数应用中，INA114产生的噪声都很小。对于小于1kΩ的差动信号源电阻，INA103产生的噪声更小；信号源电阻大于5kΩ时，INA111型FET输入仪用放大器产生的噪声更小一些。

　　INA114的低频噪声频率峰-峰值约为0.4μV(从0.1Hz到10Hz)。这大约是使用斩波稳零的“低噪声”放大器所产生的噪声的十分之一。

失调/偏移的修正

　　INA114用激光来修正微小的失调电压和漂移，在大多数应用中都不需要进行外部失调修正。所示为采用一个回路来修正输出偏离电压。在这个结点上必须使用低电阻来保证良好的共模抑制比，用一个运算放大器进行缓冲就可以达到这个目的。

：修正输出偏离电路

偏置电压返回路径

　　INA114的输入电阻很大（约1010Ω），但是必须为两个输入端的偏置电流都设置返回路径。偏置电流小于±1nA(由于电路的影响，偏置电流可正可负)。由于输入电阻很大，使得输入电压变化时偏置电流的变化很小。

：提供偏置电源返回路径

必须提供输入电流返回路径,INA114才能正常运行。所示为一些提供偏置电流返回路径的设计。没有偏置电流返回路径，输入的浮动将超出INA114的共模范围，放大器将达到饱和。如果差动信号源电阻很小，偏置电流路径可以接到一个引脚上（参看的热电偶）。信号源电阻大时，用两个相等电阻提供一个平衡输入，并且由于偏置电流和良好的共模抑制比,偏离电压也会变得较低。

输入共模范围

　　INA114 的运算放大器的线性共模范围和整个放大器的输出电压有关，约为 ±13.75V(或偏离电源电压1.25V)。输出电压升高时，输入运算放大器A1和A2的输出电压摆却限制着线性输出范围。

：A1和A2的电压摆

共模和差动输入信号联合会造成A1 或A2输出饱和。所示为A1和A2根据共模和差动输入电压表示的输出电压摆。这些内部放大器的输出摆动能力和外部放大器A3一样。在输入共模需要达到范围的应用中，给INA114设置较小的增益，来限制输出电压摆。如果需要,在INA114后加大增益来提高输出电压摆。

　　输入过载时,输出常常表现正常。例如，当一个输入端电压为+20V，另一个为+40V时，显然这两个输入都超过了放大器的线性共模范围。由于这两个放大器都饱和，且接近于相同的输出电压极限，输出电压测到的差动电压接近零，所以如果两个输入端都过载，INA114的输出却接近于零。

输入保护

　　INA114两个输入端的保护各自可承受±40V电压。即使一个输入端电压为-40V，另一个为+40V，也不会有危险。每个输入端的内部电路在通常信号条件下提供串联小电阻。为提供等效的保护，串联输入电阻会产生过度噪声。如果输入端过载，保护电路把输入电流限制到安全值（约1.5mA）。即使没有电源电压存在，输入端仍然受到保护。

：远距离负载和地面传感

输出电压检测（仅用于SOL-16封装）

INA114的表面贴装版本有一个独立的输出检测反馈接口—引脚12，该引脚必须接引脚11来进行操作,在INA114的DIP版本中这个接口则设在芯片内部。

输出检测接口在的负载条件下可直接用来检测输出电压。图7 所示是通过内部连接电阻驱动负载的方法。远距离定位反馈路径可能造成不稳定，可以用通过C1的高频反馈路径来消除。

：RTD温度测量电路

图7和是两个应用的典型电路，供读者参考。

结束语

综上所述，INA114精密仪用放大器高、增益范围大、性能优良、价格低廉，非常适合于精密仪器的使用。

关键词：放大器

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