精密儀錶放大器INA326/327中文資料
精密儀錶放大器INA326/327中文資料摘要：INA326/327是TI公司生產的精密儀錶放大器。它採用獨特的拓撲結構，可實現電源正負限輸入/輸出，非常適用於單電源、低功耗和精密測量的應用場合。文中介紹了INA326/327的內部結構和主要性能指標，同時給出其典型的應用電路。
關鍵詞：儀錶放大器 電源正負限 INA326/327
1 概述
INA326/327是美國德州儀器公司推出的精密電源正負限輸入/輸出儀錶放大器。它的主要特點是輸入或輸出接近電源電壓，因此能夠提高輸入和輸出的動態範圍。其共模輸入電壓範圍為：（V-）-20mV～(V+)+100mV，並可保持良好的線性。由於INA326/327帶有預調整電阻網路，因此無需提供精密匹配電阻，這樣在實現高共模抑制（其CMR的典型值為114dB）的同時，很大地方便了用戶。另外，INA326/327的增益可通過與輸入信號隔離的外部增益電阻來設置，而且工作性能穩定，因此可廣泛應用於醫療儀器設備、感測放大器、多路數據採集系統以及大範圍測量等方面。
INA326採用8腳MSOP封裝，INA327採用10腳MSOP封裝，其中腳6（使能端）為高電平有效（電平電壓VH應大於1.6V）。其引腳圖見圖1所示。
2 電路原理及參數2.1 內部結構及原理
INA326的基本構成是3個運算放大器和4個電流鏡。INA326/327可將輸出電壓信號轉換為電流信號並進行處理，因而可有效抑制共模輸入電壓，且不需要精密匹配的電阻。該晶元的內部結構原理模框圖如圖2所示，由圖可見：同相輸入端VIN+與反相輸入端VIN-可分別通過運算放大器A1、A2作用於R1，來自A1輸出級的流過R1電流的IR1和複製自A1的鏡像電流與A2輸出級匯合后，由於電流鏡作用將在腳5流出（或輸入）電流為2IR1，因此，其電壓增益為：
G=2R2/R1
由於內部電源泵可分A1、A2及相關電源提供所需電壓，且其值可超過電源正負限。因此，加在其兩端的電壓可達到-20mV～+100mV。A3是電壓的緩衝輸出裝置，其輸入級亦由電源泵供給。
2.2 增益設置電阻
由內部結構可知，INA326是一個2級放大器，每級的增益分別由R1、R2設置，總增益G=2R2/R1。外接電阻R1、R2除對增益起決定性作用外，也直接影響到穩定性及溫度漂移，因此要求精度較高時，應採用低溫度係數的精密電阻。另外，連接R1、R2的布線及插座電阻也會產生增益誤差，所以，在精度要求較高時，不能採用插座，要直接焊接，同時應盡減少腳1與腳8的雜散電容，而且應將腳4與腳7直接用電容相連接。外接電阻在+5V單電源±2.5V雙電源兩種情況下有著不同的最佳配置。R1的最佳值可通過式R1=VINmax/12.5μA來計算，但R1不能小於2kΩ。
2.3 電路性能參數
INA326/327的主要電氣參數如表1所列。
表1 INA326/327的主要參數
參 數 |
典型值 |
單 位 |
增益公式（外接電阻設置增益） |
G=2（R2/R1） |
|
增益範圍 |
0.1～10000 |
V/V |
增益誤差 |
±0.08 |
% |
線性誤差 |
±0.004 |
% of FS |
增益溫度係數 |
±6 |
ppm/℃ |
輸入失調電壓 |
±20 |
μV |
失調電壓漂移 |
±0.1 |
μV/℃ |
輸入偏置電流 |
±0.2 |
nA |
差分輸入電阻||電容 |
10 10||2 |
Ω||pF |
共模輸入電阻||電容 |
10 10||14 |
Ω||pF |
輸入電壓範圍 |
(V-)-0.02～(V+)+0.1 |
V |
安全輸入電壓範圍 |
（V-）-0.5～(V+)+0.5 |
V |
共模抑制 |
114 |
dB |
頻率響應寬度（-3dB） |
1 |
kHz |
輸出短路電流 |
±25 |
mA |
容性負載驅動能力 |
500 |
pF |
工作環境溫度範圍 |
-40～125 |
℃ |
貯存溫度範圍 |
-40～150 |
℃ |
3 典型應用
INA326的一種典型應用電路如圖3所示。圖中OPA551的60V運算放大器，可實現±27V的輸出。其輸出電壓Vo可通過RF進行反饋，這樣，增益為G=-RF/R1=-100V/V。由於INA326中內部電源泵的作用，其腳5的電壓值可達VGND-20mV，因此，無需在腳5端連接附加的負電源。在該電路中，IB引起的失調電壓為100pA·2kΩ=0.2μV。
圖4是應用INA326設計的精密滿幅度電壓跟隨器。當該電路的輸入為高頻信號時，應當在電路中接入電容C1，並取C1=100C2。該電路沒有CMOS運算放大器常見的N/P輸入級跨接效應，因此具有非常好的線性。
4 結束語
TI公司的精密電源正負限輸入/輸出儀錶放大器INA326/327具有高精度、低價格和尺寸小等特點，可廣泛應用於橋式放大器、熱偶放器、感測器大器、高解析度測試系統以及醫療儀器等方面。
