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[参考译文] INA849:寻找一个超低噪声、高带宽精密放大器、该放大器可用于可在1.8V 至5V 输入 VBUS 范围内运行输入电压的电流检测放大器。

Guru**** 2382470 points
Other Parts Discussed in Thread: INA823, LOG200, OPA323, INA849, INA821, OPA320, PGA849
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1491987/ina849-looking-for-a-ultra-low-noise-high-bandwidth-precision-amplifier-which-can-be-used-for-current-sense-amplifier-which-can-operate-the-input-voltage-from-1-8v-to-5v-input-vbus

部件号:INA849
主题中讨论的其他器件: INA821、INA823、 OPA320、OPA323、LOG200、 PGA849OPA2388

工具/软件:

尊敬的团队:

正在寻找一款 可用于可在1.8V 至5V 输入 VBUS 输入电压范围内运行的电流检测放大器的超低噪声、高带宽精密放大器。

计划在单电源配置中使用、请提供最合适的去安全运算放大器(一款高精度、低偏置电流器件)、并 采用具有4个电路的仪表放大器 IC 封装

如果我们想在负电压(如-1V、-2V 等)下使用-VS 电源、而不是 GND、那么我们何时需要将它用于在单电源模式下进行高侧电流检测?

请 为此应用提供最合适的器件或建议。

注意:本应用将探讨上述器件型号、并 在创建新主题时添加该器件型号

此致、

Bharath

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    您好 Bharath、

    欢迎来到 E2E! 我对您的系统有一些疑问、因此我可以向您推荐合适的器件。

    1. 电源轨:
      1. 这些电压值是否已经确定为5V 和 GND、或者其他值?
      2. 其他电源轨是否可用或能够实施?
    2. 架构:
      1. 是否仅使用高侧电流检测?
      2. 您的输入共模范围是1.8V-5V 吗?

    此致、
    Gerasimos

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    尊敬的 Gerasimos:

    请在下面找到我的评论。

    1. 电源轨:
      1. 这些电压值是否已经确定为5V 和 GND、或者其他值? 计划使用单电源、让我知道 如果我们为该应用使用双电源、或建议为此应用使用双电源、有何优势?
      2. 其他电源轨是否可用或能够实施? 其他电源轨不可用、可以实现  
    2. 架构:
      1. 是否仅使用高侧电流检测? 是的、计划使用该配置、这样我们就可以减少保持系统 GND 不受干扰的复杂性(请告诉我它是否在低侧检测中更好?)
      2. 您的输入共模范围是1.8V-5V 吗? 否、其测量电压轨可以是1.8V 至5V 范围内的任何值规划测量1.8V 或3.3V 电源轨系统负载电流的示例

    此致、

    Bharath

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    您好 Bharath、

    对于仪表放大器、当您尝试感应 GND 附近的共模电压时、双电源最有用。 通常、输入共模电压不应接近电源轨。

    这有两个原因:

    1. 放大器的输入共模电压
    2. 输出摆幅范围很重要

    从下图中可以看到、内部节点中每个 Q1和 Q2的输入端、以及 A1和 A2的输出端将有一个有效输入电压范围。 数据表中的 VCM 与 Vout 图对这一点进行了很好的描述

    如此处所示、对于采用+/-5V 电源的 G1、可提供最宽输出电压范围的共模范围为-1.5V 至1V。 这会将 G100的电压增加到-1.5V 至3.5V。

    也就是说、对于高侧检测、您可能需要提供比输入共模电压高几伏的输入电源电压。

    我们速度超快、性能超高的仪表放大器将具有8V 的最低电源电压(单电源)、并且可能需要更大的电源电压来更大限度地提高输出摆幅。 下面是3个不同电源的 INA849 Vcm 与 Vout 关系图。

    性能会稍低一点、对应的是 INA821、带宽较低、噪声略高、但能够在最低4.5V 的电源电压下工作。同样、可能需要提供一些额外的电源电压来增大输入共模范围。

    INA823具有更低的带宽和更低的最小电源电压。 该器件的最低电源电压为2.7V、电源电压为5V 时、具有很好的输入共模电压范围。

    对于所有这些器件、输入共模范围不会扩展到 V+、因此您可能需要为仪表放大器提供一个单独的电源轨、该电源轨的电压将高于要检测的输入共模电压。

    在放大器的 V+附近产生共模电压也会限制对运算放大器的选择、因为它们大多数主要围绕输入 PMOS 级进行设计、而 NMOS 级通常的性能会下降。 为此、我会寻找一款零交叉器件、因为它们通过将输入差分对偏置到比 V+更高的电源来克服这种限制、从而确保 V-< VCM < V+时具有良好的性能。 此外、有些器件具有输入至 V+的共模、通常只有 NMOS 输入级(双极放大器为 NPN)。 接下来由分立式放大器团队进行进一步评论。

    此致、
    Gerasimos

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    尊敬的  Gerasimos:

    感谢您提供上述信息。

    我能否获得一个低偏置电流单电源高精度和轨到轨分立式运算放大器(其中包含多个运算放大器的单个封装)、可以将其设计成仪表放大器。

     

    此致、

    Bharath

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    Bharath

    如果您使用传统的3A INA 架构、分立式和集成式将面临相同的共模范围挑战。  大多数情况下、我们建议仅使用 INA 架构的后半部分、即可以进行电平转换并仍放大分流电阻器上的压降的差分放大器配置。  根据增益量、您非常适合选择我们的零交叉失真器件之一、因此当您从 PMOS 差分对切换到 NMOS 差分对时、精度不会受到影响。  便会想到 OPA320和 OPA323等器件。  为何要为高侧电流检测应用实现低输入偏置电流? 您测量的电流范围是否很大(从低值到高值)?  如果是这样,我可以理解你对低偏倚的渴望。

    Chuck

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    尊敬的 Chuck:

    感谢您提供的信息。

    是的、您是对的、我计划测量100nA 到2A 的电流范围、我们需要在低测量范围内实现非常高的精度、而在更高的测量范围(如1A+精度)下则不必如此。

    对于这种广泛的测量范围、您是否有任何建议?  

    此致、

    Bharath

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    我不太熟悉对数放大器,不包括它们,但有如此广泛的范围,这可能是一个研究的领域。  另一种选择是使用多个具有不同增益的放大器来覆盖宽电流范围。

    Chuck

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    好、已注意到、

    您能否提供一些技术文档和仿真模型(如果 TINA 中提供)来使用多个具有不同增益设置的放大器?

    或者、我们是否有任何能够以固定增益测量100nA 到500uA 动态范围的运算放大器/仪表放大器?

    此致、

    Bharath

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    嗨、Bharath、

    您可以采用多种方法来实现这一点。

    为了实现所需的动态范围、您可以使用对数放大器、但需要提供电流输入、而不是电压输入。 我推荐使用 LOG200。 它比此应用所需的速度更快、但也非常精确、可以在长达8倍频的电流输入范围内感应电流。

    另一种选择是使用多个分立放大器和多路复用器创建多条增益路径、但是、这会增加成本并占用大量设计资源。 另一种选择是使用 PGA、但您可能无法获得所需的动态范围。 您可以使用多个 PGA、但这会变得昂贵、但代价是不必设计敏感的开关增益网络。 PGA849是一款出色的器件、但可能不具备您需要的动态范围。

    此致、
    Gerasimos

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    这无疑是一个具有挑战性的应用。  只是很好奇、您计划使用多大尺寸的检测电阻。  我们精度超高的放大器具有 single-bit UV 偏移、并且您希望测量100nA 的电流、似乎需要1k 的感应电阻。  但这会在500uA 的电流下产生较大的压降。  您可能需要考虑校准失调电压、以便使用更小的分流电阻器。

    Chuck

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    尊敬的 Chuck:

    是的,我们计划使用1K 为100nA 负载电流测量 ,电阻尺寸为 0402或0603。

     如果要精确测量100nA 的最小负载电流、TI 精密放大器能够实现的最大动态范围是多少?

    当压降非常高时、校准失调电压的方法是什么、例如在500uA 下为1K、即运算放大器两端的压降约为500mV

    在这里、我有一个问题:精密运算放大器/仪表 放大器可以用来放大它的最小压降是多少? 在数据表中哪里可以找到详细信息?

    此致、

    Bharath