ZHCT415 June 2023 INA333 , INA350

2 双电源电路

图 1 是使用德州仪器 (TI) TLV9064 四路运算放大器电路的分立式双电源 IA 的简化原理图。在此电路中，四个放大器通道中的三个（A、B 和 C）作为传统的三运算放大器 IA 连接。基准电压 (V_REF) 接地。由于第四个通道 D 没有使用，因此它作为缓冲器通过一个电阻器连接到 1/2 Vs（接地）以实现瞬态稳定性。所有标有“R”的电阻值均为 10kΩ；R_G 设置差分增益。差分输入电压为 V_IN+ − V_IN–，输出电压为 V_OUT。一些元件未显示，例如负载电阻器 (10kΩ) 和去耦电容器。从封装角度绘制所有电路说明了外部分立元件的数量。

图 1 使用四路运算放大器的分立式双电源 IA。

方程式 1 提供了该电路的传递函数：

方程式 1.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [1 + \frac{20 k Ω}{R_{G}}]

当 PCB 面积和性能次于成本和增益范围时，设计人员通常会选择分立式 IA。之所以选择 TI 的 TLV9064IRUCR 运算放大器进行此次比较，因为它是一款轨到轨输入/输出器件 (RRIO)，具有宽带宽 (10MHz) 和低典型初始输入失调电压 (V_OS(typ)= 300µV)，并且采用小型封装 (RUC = X2QFN = 4mm²)。虽然 RUC/X2QFN 封装中存在较便宜的 RRIO 四路运算放大器，但它们会影响带宽和典型失调电压。

为了与分立式 IA 的设计优先级保持一致，安装了价格低廉的 ±1% 容差、±100ppm/°C 漂移电阻器。这些电阻器不仅初始值不同，而且可能会随着温度的变化而发生显着漂移。由于 R_G 是外部的，因此该配置的增益主要受运算放大器的输入失调电压限制。

图 2 是 TI INA350ABS 的简化原理图，这是一款集成了 R_G 的通用双电源 IA。V_REF 接地。该电路集成了 IA 中的所有电阻。差分输入电压为 V_IN+ − V_IN–，输出电压为 V_OUT。一些元件未显示，例如负载电阻器 (10kΩ) 和去耦电容器。IA 的增益根据连接到引脚 1 的开关进行设置（开路 = 20V/V，闭合 = 10V/V）。在实际应用中，开关将不存在。要启用该器件，请将引脚 8 (SHDN) 连接至 V+ 或使其悬空。

图 2 具有集成 R_G 的通用双电源 IA。

方程式 2 提供了该电路的传递函数：

方程式 2.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [10 \frac{V}{V} o r 20 \frac{V}{V}]

当设计人员需要平衡成本、性能和 PCB 面积时，通常会选择此 IA。之所以选择 INA350ABSIDSGR IA 进行本次比较，是因为它性价比高、性能高、采用小型封装（主要 DSG = WSON = 4mm²）、可选增益（10V/V 或 20V/V），并且具有低典型输入失调电压 (V_OS(typ) = 200µV)。此实现无需外部元件。对于需要更高增益的设计，INA350CDS 的增益为 30V/V 或 50V/V。

图 3 是具有外部 R_G 的 TI INA333 精密双电源 IA 的简化原理图。V_REF 接地。在该电路中，IA 集成了除 R_G 之外的所有电阻。差分输入电压为 V_IN+ − V_IN–，输出电压为 V_OUT。一些元件未显示，例如负载电阻器 (10kΩ) 和去耦电容器。

图 3 具有外部 R_G 的精密双电源 IA。

方程式 3 提供了该电路的传递函数：

方程式 3.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [1 + \frac{100 k Ω}{R_{G}}]

当性能具有最高优先级时，设计人员通常会使用精密 IA。之所以选择 INA333AIDRGR 精密 IA 进行本次比较，是因为它电压低 (5V)，具有出色的精度 (G = 1 V/V, V_OS(typ) = 35µV)，并且采用小型封装 (DRG = WSON = 9mm²)。整个温度范围内的性能取决于所选择的外部 R_G。因此，为了与主要设计优先事项（性能）保持一致，我们使用了精密 R_G 来提供增益 10V/V（±0.05%，±10 ppm/°C）。由于集成了精密运算放大器，因此该实现具有出色的增益范围（1V/V 至 1,000V/V）。然而，考虑到集成精密运算放大器和所需的精密 R_G，总体成本通常高于其他两种解决方案。