精密低功耗仪表放大器INA118及其应用

!" # !
注意事项 $ 4
为了更好的使用% ，使用时应注意以下几 & ’ ( ( ) 点： !. 5 6引脚应接地或对地串接一个阻值很低的 电阻， 以获得很好的共模抑制比。
图* 外加偏移调零电路
正 !基极偏置电流回路是% & ’ ( ( )正常的关键。 常情况下基极偏置电流大概在7 图+所示 $ 8 ’ 左右。 是三种不同应用场 合的基极偏置电流 回路的接法。根据不 同情况，采用这些电 路可使输入回路处
图$
由% & ’ ( ( )组成的放大整形电路
万方数据
图+
基极偏置电流回路图
于平衡状态。 !共模输入电压应该严格地限制在正电源电压 以下0 如果共模输 4 9 : 和负电源电压以下( : 之间， 入电压超出这个范围，那么差分放大器的输出电压 将接近于零。
下对% & ’ ( ( )提供保护。其差分输入电压由晶体管 , (和 , -缓冲之后送入芯片内部进行放大处理。 % & ’ ( ( )通 过 在 脚 (和 脚 )之 间 外 接 一 电 阻 . 0 0 0不 / 来实现不同的增益，该增益可从 ( 到 ( 等。电阻 . /的大小可由下式决定：
概述 ’ (
) * + ’ ’ ,是美国 -!- 公司生产的精密仪表放 大器系列中的一种， 它具有精度高、 功耗低、 共模抑 制比高和工作频带宽等优点，适合对各种微小信号 进行放大。 ) * + ’ ’ ,独特的电流反馈结构使得它在 较高的增益下也能保持很高的频带宽度 . /0’ % %时 带宽为 1 。 % 2 3 4 5 ) * + ’ ’ ,由 三 个 运 算 放 大 器 组 成 差 分 放 大 结 且 构， 其内部电路如图 ’所示。内置输入过压保护， 可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益 . 从’
引脚图及引脚功能 $ (
) * + ’ ’ ,的引脚排列如图 $所示。各引脚的功 能说明如表 ’所列。
电气参数 6 (
) * + ’ ’ ,的主要参数如下： !最大偏移电压： 7 % 8； ! !最大温漂： % ( 7 8 9 :； ! !最大输入基极电流： 7 ; +； !最小共模抑制比： ’ ’ % < -； !输入过压保护电压： => % 8； !电源电压： =’ ( 6 7 8"=’ , 8； 溃散电流： ； ! 6 7 % + ! 单位增益时为 , ； !带宽： % % 2 3 4 单位增益时为 $ ； !稳定时间： 7 ? ! ； !过载恢复时间： $ % ? ! !工作温度范围： !> % :", 7 :；
!" # ! !新特器件应用
《国外电子元器件》 $ % % %年第 &期 $ % % %年 &月
精密低功耗仪表放大器 ) *+ ’ ’ , 及其应用
信息产业部电子六所 北京联合大学机电工程学院 杨昌金 王涛
! " # $ % & % ’ () ( *+ ’ ,! ’ , # "( & . " / 0 # ( .) 0 2 % 3 % # "4 ) 5 5 6 1
E F ; I F ; K ; GH G J L F ; F N GM 摘要： 它在内部集成了输入保护电路， 其增益可 ) * + ’ ’ ,是美国 -!- 公司生产的精密仪表放大器， 由外部可调增益电阻 O 特性及应用电路。 * + ’ ’ ,的原理、 G进行调节。本文介绍了) 关键词： 共模抑制；频带宽度；增益；轨至轨； ) * + ’ ’ , 分类号： M * 1 $ $ 文献标识码： 文章编号： ’ % % & !& P 1 1 . $ % % % 5 % & !% % ’ > !% $ 到’ ， 因而应用范围很广。 % % % 5
工作原理 > (
) * + ’ ’ ,由于内含输入保护电路，因此，如果输 入过载，保护电路将把 输入电流限制在’ ( 7到 以 7 D + 的安全范围内， 保证后续电路的安全。 此外，输入保护电路还 能在无电源供电的情况
图$ ) * + ’ ’ ,的引脚排列
万方数据
精密低功耗仪表放大器% &am$ %&’( ( " 式中： 2 为增益
由于 . / 的稳定性和温度漂移对增益有影响， 因此，在那些需要获得高精度增益的应用中对 . / 的要求也比较高， 应采用高精度、 低噪声的金属膜电 阻。此外，高增益的电路设计中的 . / 值较小，如 23( 0 0时的 . 4 0 1 !； 23( 0 0 0时的 . / 值为( /值 为$ 在高增益时的接线电阻不能忽略， 0 4 $ !。因此， 由于它的存在，实际增益可能会有较大的偏差，因 而， 计算得到的 . 修正的具体方法是 /值需要修正。 用一个可调电位器替代 . ， 调节电位器使得输出电 / 压与输入电压的比值达到设计所要求的增益值。 另外% & ’ ( ( )具有很低的偏移电压和偏移电流， 但是在很多应用场合中要求外部偏移电压和偏移电 流为零， 所以必须外加如图*所示的偏移调零电路。
图’ ) * + ’ ’ ,的内部电路
!封装形式： ,脚 @ ) A或B C。
表" ) * + " " Q引脚功能 引脚 符号 功 能 、 负引脚 R S) *T、 ) *! 输入信号正、 、 、 和 用来外接增益电阻 "Q O "O Q O " O Q O G G G G G 、 # U 8T、 8! W Z O X Y 8 N 芯片正、 负电源输入引脚 （= " V R W 8 到= " Q 8） 放大器输入参考引脚 放大器输出引脚
应用 9 4
在工业现场， 设计人员需要把不同频率、 不同大 小的脉冲信号通过放大和整形，再由光耦隔离电路 将信号送往数字电路进行处理。由于现场存在各种 干扰， 尤其是共模干扰比较严重， 所以普通单端运算 放大器无法对信号进行准确的放大。而% & ’ ( ( )作 为精度高、 频带宽、 共模抑制比高的新型仪表放大器 很适合用来完成信号放大的任务。图 $是笔者曾经 设计的一个用来对 0 4 0 $ :"( 0 : ; 0 4 $ < = "( $ 1 < = > 的脉冲进行放大、 整形的实际电路。 它由二极管限压输入电路、 % & ’ ( ( )差分放大 电路和 ?@ * +滞环比较电路组成。实践证明， % & A 而且 ’ ( ( )不仅在很宽的频带范围内能很好的工作， 具有很高的抗干扰能力，是一种使用非常方便的仪 表放大器。 咨询编号： ! ! ! " ! #