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ZHCSU84B December 2023 – March 2024 INA500

PRODMIX

请参考 PDF 数据表获取器件具体的封装图。

本节提供了 INA500C 差分放大器在给定设计要求下的基本计算。

首先，12V 电池电压需要衰减并连接到 3V 的 ADC 基准电压。这需要 G = ¼ 或 0.25V/V，因此为应用选择了 INA500C。

方程式 1.

G a i n = \frac{V_{B A T}}{V_{A D C}} = \frac{12}{3} = \frac{1}{4} = 0.25

INA500 在增益为 0.25 时的最大共模范围由下式给出：

方程式 2.

V_{C M_M A X} = 5 * (V +) - 4 * V_{R E F} = 5 * 3 - 4 * 0 = 15 V

这完全符合检测 12V 电池电压的要求，并且根据电气特性 表，以输出为基准的共模抑制比 (CMRR) 最小值为 62dB。这对应于衰减因子 $\frac{1}{1250}$ 。这有助于将图 8-2 中所示的 100mV 共模误差衰减至仅 80μV。

方程式 3.

{C M}_{E r r_R T O} = \frac{100 m V}{1250} = 80 μ V

, when referred to INA500C's output.

接下来，根据电气特性 表，INA500C 的输入阻抗为 1.68MΩ。假设电池满电压为 12V，流经电阻器的输入电流计算如下：

方程式 4.

I_{R_{I N}} = \frac{V_{B A T}}{R_{I N}} = \frac{12}{1.68 M} = 7.2 μ A

该流经电阻器的输入电流加上 13.5μA 的放大器静态电流，导致总电流消耗为 20.7μA，这符合 30μA 的设计要求。

方程式 5.

{I_{t o t a l} = I}_{R_{I N}} + I_{Q}

下一步是计算应用中的其他误差源。根据电气特性 表，当增益 = 0.25V/V 时，最大增益误差和失调电压误差分别为 0.05% 和 2.5mV。

方程式 6.

T o t a l E r r o r = \sqrt{{(0.0005 * 12)}^{2} + {0.0025}^{2}} = 6.5 m V

对于 8 位 3V ADC，V_LSB 计算如下：

方程式 7.

V_{L S B} = \frac{3}{2^{8}} = 11.7 m V

计算出的 6.5mV 总误差大概为 3V ADC 满量程电压的 0.5LSB，因此满足 8 位精度要求。

请注意，此处并未计算温度范围内的误差，但可以根据应用的温度要求，按照电气特性 表中提供的漂移规格，轻松地将其包括在误差分析中。这些漂移误差和噪声通常不会严重影响 8 位精度级别的性能。最后，失调电压和增益误差的校准可以将精度提高到 10-12 位以上，因为这些因素是应用中的主要误差源。