MCP6N11儀表放大器(INA)具有使能/VOS校準引腳(EN/CAL)和幾個最小增益選項。它針對單電源操作進行了優(yōu)化，支持軌到軌輸入(無共模交越失真)和輸出性能。兩個外部電阻可用于設置增益，從而最大程度降低增益誤差和溫度漂移。參考電壓(VREF)可以對輸出電壓(VOUT)電平移位。供電電壓范圍(1.8V至5.5V)足夠低，可以支持許多便攜式應用。所有器件在-40°C至+125°C的溫度范圍內完全滿足電氣規(guī)范。這些器件具有5個最小增益選項(1、2、5、10或100 V/V)。這使用戶可以針對不同應用來優(yōu)化輸入失調電壓和輸入噪聲。

特性

軌到軌輸入和輸出

可通過2個外部電阻設置增益

最小增益(GMIN)選項：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)

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

帶寬：500 kHz(典型值，增益= GMIN)

供電電流：800ìA/通道(典型值)

單通道

使能/VOS校準引腳：(EN/CAL)

電源：1.8V至5.5V

擴展級溫度范圍：-40°C至+125°C

典型應用

高端電流傳感器

惠斯通電橋傳感器

帶電平移位功能的差分放大器

電源控制環(huán)路

設計輔助工具

Microchip高級器件選型器(MAPS)

演示板

應用筆記

引腳分配圖

1模擬信號輸入

同相和反相輸入(VIP和VIM)是低偏置電流的高阻抗CMOS輸入。

2模擬反饋輸入

模擬反饋輸入(VFG)是第二個輸入級的反相輸入。外部反饋元件(RF和RG)連接到該引腳。它是帶低偏置電流的高阻抗CMOS輸入。

3模擬參考輸入

模擬參考輸入(VREF)是第二個輸入級的同相輸入;它可以將VOUT移位到其所需范圍。外部增益電阻(RG)連接到該引腳。它是帶低偏置電流的高阻抗CMOS輸入。

4模擬輸出

模擬輸出(VOUT)是低阻抗電壓輸出。它代表差分輸入電壓(VDM= VIP– VIM)，使用增益GDM并通過VREF進行移位。外部反饋電阻(RF)連接到該引腳。

5電源引腳

正電源(VDD)電壓比負電源(VSS)電壓高1.8V至5.5V.正常工作時，其他引腳的電壓介于VSS和VDD之間。通常，這些器件使用單(正)電源配置。這種情況下，VSS接地，VDD與電源連接，VDD需要連接旁路電容。

6數字使能和VOS校準輸入

該輸入(EN/CAL)是CMOS施密特觸發(fā)輸入，用于控制工作、低功耗和VOS校準工作模式。當該引腳變?yōu)榈碗娖綍r，器件將置為低功耗模式，輸出為高阻態(tài)。當該引腳變?yōu)楦唠娖綍r，放大器的輸入失調電壓將通過校準電路進行修正，然后輸出重新連接到VOUT引腳(它會變?yōu)榈妥钁B(tài))，并且器件將恢復正常工作。

7裸露的散熱焊盤(EP)

裸露的散熱焊盤(EP)和VSS引腳之間存在內部連接;在印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)上，必須將它們連接至同一電位?？梢詫⒃撋岷副P與PCB地平面連接，使散熱更加充分。這可以改善封裝熱阻(èJA)。

儀表放大器MCP6N11應用案例分析

MCP6N11儀表放大器(INA)采用Microchip最先進的CMOS工藝制造。它具有低成本、低功耗和高速等特性，使其成為電池供電應用的理想選擇。

典型情況下的時序圖：

基本性能標準電路

圖1顯示了這些INA的標準電路配置。當輸入和輸出處于其規(guī)定范圍內時，輸出電壓約為：圖一為了正常工作，請保持：

1. VIP、VIM、VREF和VFG介于VIVL和VIVH之間

2. VIP– VIM(即，VDM)介于VDML和VDMH之間

3. VOUT介于VOL和VOH之間輸入失調電壓(VOS)通過電壓VTR進行修正。

每次發(fā)生VOS校準事件時，VTR都會更新為最佳值(當時)。這些事件通過上電(通過POR進行監(jiān)視)或通過將EN/CAL引腳翻轉為高電平進行觸發(fā)。GM3(I3)的電流輸出是恒定的，并且極小(在以下討論中將假定為0)。輸入信號施加到GM1.

圖1顯示了這些INA的標準電路配置。當輸入和輸出處于其規(guī)定范圍內時，輸出電壓約為：

圖1

架構

圖2給出了這些INA的框圖。

圖2

輸入失調電壓(VOS)通過電壓VTR進行修正。每次發(fā)生VOS校準事件時，VTR都會更新為最佳值(當時)。這些事件通過上電(通過POR進行監(jiān)視)或通過將EN/CAL引腳翻轉為高電平進行觸發(fā)。GM3(I3)的電流輸出是恒定的，并且極小(在以下討論中將假定為0)。輸入信號施加到GM1.公式4-2顯示了輸入電壓(VIP和VIM)以及共模和差分電壓(VCM和VDM)之間的關系。

應用技巧最小穩(wěn)定增益

對于不同的最小穩(wěn)定增益(1、2、5、10和100 V/V;請參見表1-1)，提供了不同的選項。為了保持穩(wěn)定，差分增益(GDM)需要大于等于GMIN.挑選器件時，GMIN較高的器件具有輸入噪聲電壓密度(eni)較低、輸入失調電壓(VOS)較低和增益帶寬積(Gain Bandwidth Product，GBWP)較高的優(yōu)點;請參見表1.GMIN較高時，差分輸入電壓范圍(VDMR)較低;但在GDM≥2時，輸出電壓范圍總是會限制VDMR.

容性負載

驅動大容性負載會使放大器產生穩(wěn)定性問題。當負載電容增大時，反饋環(huán)路的相位裕度會減小，閉環(huán)帶寬也會變窄。這會使頻率響應產生增益尖峰，并使階躍響應中產生過沖和振鈴。增益(GDM)較低時，對容性負載會更為敏感。使用這些儀表放大器驅動大容性負載(例如，》100 pF)時，在輸出端上串聯一個小電阻(圖4-8中的RISO)，可使輸出負載在較高頻率時呈阻性，從而改善反饋環(huán)路的相位裕度(穩(wěn)定性)。然而，其帶寬通常會低于無容性負載時的帶寬。