仪表放大器MCP6N11入门及应用案例分析

　　MCP6N11仪表放大器（INA）具有使能/VOS 校准引脚（EN/CAL）和几个最小增益选项。它针对单电源操作进行了优化，支持轨到轨输入（无共模交越失真）和输出性能。两个外部电阻可用于设置增益，从而最大程度降低增益误差和温度漂移。参考电压（VREF）可以对输出电压（VOUT）电平移位。供电电压范围（1.8V 至5.5V）足够低，可以支持许多便携式应用。所有器件在-40°C 至+125°C 的温度范围内完全满足电气规范。这些器件具有5 个最小增益选项（1、2、5、10 或100 V/V）。这使用户可以针对不同应用来优化输入失调电压和输入噪声。

　　特性

　　轨到轨输入和输出

　　可通过2 个外部电阻设置增益

　　最小增益（GMIN）选项：1、2、5、10 或100 V/V

　　共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio，CMRR）：115 dB （典型值， GMIN = 100）

　　电源抑制比（Power Supply Rejection Ratio，PSRR）：112 dB （典型值， GMIN = 100）

　　带宽：500 kHz （典型值，增益= GMIN）

　　供电电流：800 ìA/ 通道（典型值）

　　单通道

　　使能/VOS 校准引脚：（EN/CAL）

　　电源：1.8V 至5.5V

　　扩展级温度范围：-40°C 至+125°C

　　典型应用

　　高端电流传感器

　　惠斯通电桥传感器

　　带电平移位功能的差分放大器

　　电源控制环路

　　设计辅助工具

　　Microchip 高级器件选型器（MAPS）

　　演示板

　　应用笔记

引脚分配图

　　1 模拟信号输入

　　同相和反相输入（VIP 和VIM）是低偏置电流的高阻抗CMOS 输入。

　　2 模拟反馈输入

　　模拟反馈输入（VFG）是第二个输入级的反相输入。外部反馈元件（RF 和RG）连接到该引脚。它是带低偏置电流的高阻抗CMOS 输入。

　　3 模拟参考输入

　　模拟参考输入（VREF）是第二个输入级的同相输入；它可以将VOUT 移位到其所需范围。外部增益电阻（RG）连接到该引脚。它是带低偏置电流的高阻抗CMOS输入。

　　4 模拟输出

　　模拟输出（VOUT）是低阻抗电压输出。它代表差分输入电压（VDM= VIP – VIM），使用增益GDM并通过VREF进行移位。外部反馈电阻（RF）连接到该引脚。

　　5 电源引脚

　　正电源（VDD）电压比负电源（VSS）电压高1.8V 至5.5V。正常工作时，其他引脚的电压介于VSS 和VDD之间。通常，这些器件使用单（正）电源配置。这种情况下，VSS 接地，VDD 与电源连接，VDD 需要连接旁路电容。

　　6 数字使能和VOS 校准输入

　　该输入（EN/CAL）是CMOS 施密特触发输入，用于控制工作、低功耗和VOS 校准工作模式。当该引脚变为低电平时，器件将置为低功耗模式，输出为高阻态。当该引脚变为高电平时，放大器的输入失调电压将通过校准电路进行修正，然后输出重新连接到VOUT 引脚（它会变为低阻态），并且器件将恢复正常工作。

　　7 裸露的散热焊盘（EP）

　　裸露的散热焊盘（EP）和VSS 引脚之间存在内部连接；在印刷电路板（Printed Circuit Board， PCB）上，必须将它们连接至同一电位。可以将该散热焊盘与PCB 地平面连接，使散热更加充分。这可以改善封装热阻（èJA）。

　　仪表放大器MCP6N11应用案例分析

　　MCP6N11 仪表放大器（INA）采用Microchip 最先进的CMOS 工艺制造。它具有低成本、低功耗和高速等特性，使其成为电池供电应用的理想选择。

　　典型情况下的时序图：

　　基本性能标准电路

　　图1显示了这些INA 的标准电路配置。当输入和输出处于其规定范围内时，输出电压约为：图一为了正常工作，请保持：

　　• VIP、VIM、VREF 和VFG 介于VIVL 和VIVH 之间

　　• VIP – VIM （即， VDM）介于VDML 和VDMH 之间

　　• VOUT 介于VOL 和VOH 之间输入失调电压（VOS）通过电压VTR 进行修正。

　　每次发生VOS 校准事件时，VTR 都会更新为最佳值（当时）。这些事件通过上电（通过POR 进行监视）或通过将EN/CAL 引脚翻转为高电平进行触发。GM3（I3）的电流输出是恒定的，并且极小（在以下讨论中将假定为0）。输入信号施加到GM1。

　　图1 显示了这些INA 的标准电路配置。当输入和输出处于其规定范围内时，输出电压约为：

图1

　　架构

　　图2 给出了这些INA 的框图。

　　图2

输入失调电压（VOS）通过电压VTR 进行修正。每次发生VOS 校准事件时，VTR 都会更新为最佳值（当时）。这些事件通过上电（通过POR 进行监视）或通过将EN/CAL 引脚翻转为高电平进行触发。GM3（I3）的电流输出是恒定的，并且极小（在以下讨论中将假定为0）。输入信号施加到GM1。公式4-2 显示了输入电压（VIP和VIM）以及共模和差分电压（V