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MCP6N11:Microchip仪表放大器应用案例分析(独家)

时间:09-09 来源:互联网 点击:

MCP6N11 仪表放大器(Instrumentation Amplifier,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。

应用:

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(VCM 和VDM)之间的关系。

应用技巧最小稳定增益

对于不同的最小稳定增益(1、2、5、10 和100 V/V ;请参见表1-1),提供了不同的选项。为了保持稳定,差分增益(GDM)需要大于等于GMIN。挑选器件时, GMIN 较高的器件具有输入噪声电压密度(eni)较低、输入失调电压(VOS)较低和增益带宽积(Gain Bandwidth Product,GBWP)较高的优点;请参见表1。GMIN 较高时,差分输入电压范围(VDMR)较低;但在GDM ≥ 2 时,输出电压范围总是会限制VDMR。

容性负载

驱动大容性负载会使放大器产生稳定性问题。当负载电容增大时,反馈环路的相位裕度会减小,闭环带宽也会变窄。这会使频率响应产生增益尖峰,并使阶跃响应中产生过冲和振铃。增益(GDM)较低时,对容性负载会更为敏感。使用这些仪表放大器驱动大容性负载(例如,> 100 pF)时,在输出端上串联一个小电阻(图4-8 中的RISO),可使输出负载在较高频率时呈阻性,从而改善反馈环路的相位裕度(稳定性)。然而,其带宽通常会低于无容性负载时的带宽。

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MCP6N11:Microchip仪表放大器概述

摘要:MCP6N11 仪表放大器(Instrumentation Amplifier,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。本文就MCP6N11一些基本 参数及应用做了详细介绍。

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