ZHCT451 January   2023 RES11A , RES11A-Q1

 

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匹配的电阻对是什么？

一个电阻对由两个串联的电阻组成，构成一个电阻分压器。在电阻对匹配的情况下，每个电阻对独立工作，由 RIN 和 RG 组成，RIN1 = RIN2 且 RG1 = RG2。在每个分压器的电阻器（在功能方框图中标记为 RMID1 和 RMID2）之间，可找到一个分接点。此外，两个 GND 引脚中的一个可用于偏置基板，实现出色的交流性能。

GUID-20220828-SS0I-6MH2-1N0Z-BKRW9ZBGQDJJ-low.svg功能方框图

要确定电阻器的值，请考虑相关 RES11Axx 器件的比值。电阻对的分压比是 RIN 除以 RG，其中 RIN 对于所有 RES11A-Q1 固定为 1kΩ，RG 是设置分压比的可变增益电阻器。如 表 1表所示，每个可订购器件型号 (OPN) 都有不同的比值。例如，RES11A20 的比值为 1:2，因此电阻器具有 1kΩ RIN 和 2kΩ RG。有关其他规格，请参阅 RES11A-Q1 具有 1kΩ 输入的汽车类匹配薄膜电阻分压器 数据表。

RES11A-Q1 比值
OPNRIN（标称值）RG（标称值）最大差分分压器电压
（RINX 引脚至 RGX 引脚）(1)
RES11A001kΩ10kΩ44.7V
RES11A101kΩ1kΩ24.4V
RES11A151kΩ1.5kΩ20.3V
RES11A161kΩ1.667kΩ19.9V
RES11A201kΩ2kΩ18.3V
RES11A251kΩ2.5kΩ28.4V
RES11A301kΩ3kΩ32.5V
RES11A401kΩ4kΩ30.5V
RES11A501kΩ5kΩ29.9V
RES11A901kΩ9kΩ40.7V

比值容差与初始容差

RES11A-Q1 具有 ±0.05% 的最大比值容差（tD1 和 tD2），这意味着在室温 25°C 下，RIN1:RG1 和 RIN2:RG2 的比值与额定比值最多相差 0.05%。14% 的初始容差 (tabs) 是指各个电阻器与标称或印刷电阻的器件间差异。器件内的四个电阻器的阻值非常接近，典型的绝对误差范围为 235ppm。这意味着 RES11A-Q1（具有 1kΩ 的标称 RIN1）的 RIN1 值可高达 1140Ω；但是，由于最大比值容差规格，这意味着所有其他电阻器（RIN2、RG1、RG2）的值大约比这些电阻器的标称值高 14%。

GUID-20231011-SS0I-KRSR-L4VV-P1Q36KMPGHPM-low.svg图 1 电阻比匹配

使用注意事项

  • 仅将两个 GND 引脚中的一个连接到低阻抗接地或偏置点。将另一个引脚悬空，避免通过器件基板形成电流返回路径。如需了解更多信息，请参阅 RES11A-Q1 数据表。
  • RES11A-Q1 符合 AEC-Q200 1 级标准，工作温度范围为 –40°C 至 125°C，非常适合工业和汽车应用。AEC-Q200 是一项有关应力和温度耐受性的全球标准，所有无源电子元件必须满足这项标准，才能用于汽车行业。将 RES11A-Q1 与 AEC-Q100 有源元件（放大器、比较器、ADC、DAC 等）一起使用，实现完全符合汽车标准的设计。
  • 虽然标记为 RINX 和 RGX，但对电流方向没有要求。RES11A 可旋转 180°，用于实现衰减增益配置。当 RGX 用作输入，RINX 用作输出时，分压器分压比反转。例如，当 RGX 用作输入时，标称电阻比为 1:2 的 RES11A-Q1 的比值为 1:0.5。

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图 2 衰减增益配置

匹配电阻对于在分立式放大器实现中尽可能增加 CMRR 的重要性

考虑使用图 3 所示的标准差分放大器。当简化为 R1 = R2 且 R3 = R4 时，CMRR 可以表示为 CMRR(dB) = 20×log[(1+R3 / R1) / (4T / 100)]，其中 T 是电阻容差百分比。这意味着在采用单位增益配置 (R1 = R3) 和失配 0.1% 容差电阻的情况下，CMRR 预计仅为 54dB。如果两个分压器分压比都匹配到 0.05% 的比值容差，则此公式中 T 的值为 0.025%，从而使 CMRR 提高了 66dB。请参阅 RES11A-Q1 数据表中的应用信息部分，详细了解该数字是如何计算的。运算放大器具有无限 CMRR，这是与放大器输出端共模信号大小相关的规格。最终，CMRR 是影响输出信号噪声的一个因素。通过有关此主题的共模抑制比 TI 高精度实验室视频，了解有关 CMRR 的更多信息。


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图 3 标准差分放大器

差分放大器和仪表放大器的分立式实现

差分放大器

在差分放大器配置 中利用运算放大器（例如 OPA392）和单个 RES11A-Q1，可产生包含差分输入和单端输出的差分放大器拓扑。可通过方程式 1 中的公式计算放大器的增益。

方程式 1. G = RG / RIN
GUID-20231011-SS0I-12GH-QGKD-V9HN8GWR942C-low.svg图 4 差分放大器配置

仪表放大器

在仪表放大器配置 中使用两个运算放大器（例如 OPA392）和单个 RES11A-Q1，可产生具有两个高阻抗输入和差分输出的仪表放大器拓扑。在某些情况下，需要用于输入偏置电流的弱路径(1)。可使用方程式 2 计算放大器的增益。

方程式 2. G = 1 + RG / RIN
GUID-20231011-SS0I-LVVN-1VGP-7K8R9FXKRN2W-low.svg图 5 具有差分输出的仪表放大器配置

使用两个运算放大器（例如 OPA392）和单个 RES11A-Q1（如图 6 所示）可以产生具有两个高阻抗差分输入、一个单端输出和一个基准输入的仪表放大器拓扑。 有必要对设计进行仿真，以检查输入共模范围和输出摆幅是否满足所需应用的要求。可使用方程式 3 计算放大器的增益。

方程式 3. G = 1 + RIN / RG
GUID-20231011-SS0I-KZN6-BPRM-RQH8XD5FJJ3J-low.svg图 6 具有基准输入的仪表放大器配置

全差分放大器

全差分放大器需要使用电阻器来设置增益，如图 7 所示。这些电阻器之间的比值决定了增益，因此匹配对于确保电路按预期运行非常重要。方程式 4 显示了此配置中的增益公式。

方程式 4. G = RG / RIN
GUID-20231011-SS0I-RCNC-JHTT-FZQK1J2WTLKG-low.svg图 7 全差分放大器配置
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每个分压器的最大持续差分电压额定值由多个因素决定，包括最大结温以及与给定电压和分压器阻抗相关的自发热。有关更多详细信息，请参阅 RES11A-Q1 具有 1kΩ 输入的汽车类匹配薄膜电阻分压器 数据表的规格部分。

1. 请参阅交流耦合测量或热电偶测量等应用的输入偏置电流返回路径在仪表放大器应用中的重要性应用手册。