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[参考译文] INA851：使用±5V 电源时 6.7Vrms 信号出现的 INA851 输入共模范围问题

admin
Guru**** 2933260 points

Other Parts Discussed in Thread: INA851, ADS131E08

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/1652400/ina851-ina851-input-common-mode-range-issue-for-6-7-vrms-signal-with-5-v-supply

器件型号： INA851
Thread 中讨论的其他器件： ADS131E08

尊敬的专家：

我们正在评估用于信号调节应用的 INA851、需要您在输入共模电压范围和器件适用性方面提供技术指导。

我们的应用程序详细信息如下：

输入信号：6.7Vrms、400Hz
所需的输入阻抗：（>1M Ω）、可以接受更高的阻抗
可用放大器电源：+5V 和负 5V 双极电源
所需增益：小于 1、最好在 0.2 至 0.3 之间
ADC 接口：ADS131E08 为正 2.5V 模拟电源和负 2.5V 内部基准
输出要求：与 ADC 兼容的差分信号

最初、我们考虑使用 INA851、因为它支持低于 1 的增益并提供全差分输出。 然而、在查看输入共模电压限制后、我们担心 INA851 在由+5V 和–5V 电源供电时可能不直接支持输入信号。

对于 6.7Vrms 输入信号、峰值电压约为 9.48V 峰值。 即使以差分方式施加信号、每个输入引脚相对于接地或共模仍可能出现较大的电压摆幅。 根据我们的理解、该值可能超过 INA851 导通电压加 5V 和减 5V 电源轨时的有效输入共模或输入线性工作范围。

您能否确认以下几点？

  1. 如果所需的输出增益设置为约 0.2 至 0.3、由正 5V 和负 5V 电源供电时、INA851 是否可以直接处理 6.7Vrms 输入信号？

  2. 在这种情况下、我们应该如何正确计算 INA851 的允许输入共模范围？

  3. 是否需要在 INA851 之前进行无源衰减才能将输入引脚保持在有效的共模和输入电压范围内？

  4. 如果 INA851 不适合直接连接、您是否推荐使用满足以下要求的任何 TI 器件？

导联脱落检测
±5V 的电源运行
在 400Hz 时高达 6.7Vrms 的输入信号 （如果高达 18Vrms 的信号极为良好）
增益低于 1 时、约为 0.2 至 0.3
适用于 ADS131E08 ADC 输入的差分输出

  1. 如果没有放大器能够通过+5V 和–5V 电源直接支持这种输入条件、您能为该应用推荐推荐 TI 前端架构吗？

我们目前的理解是、在放大器使输入信号处于允许的输入共模范围内之前、可能需要一个高阻抗无源分压器、然后是 INA851 或其他 ADC 驱动器级。 在继续进行设计之前、我们希望向 TI 确认此信息。

如果您需要我们的原理图或其他输入信号详细信息以供进一步审查、请告知我们。

谢谢。此致、
马尼坎丹五世

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    TI__Guru**** 2933260 points
    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。

    嗨、Manikandan、

    我建议使用 INA851 INPUT-OUTPUT-RANGE-DESIGN-CALC 工具进行快速验证。 我总是这么做,因为它是超级有用的。  

    您对该器件的理解是正确的。 这是将被削波的输入级、如下所示：  

    我对如何解决这个问题有几个想法。 这取决于什么最适合您。  

    第一个选项是将 VCLAMPS 保持在±5V、并将 VS±更改为至少±7.3V。  

    第二个选项是、如您所建议的、将输入端的信号衰减、使其不再超出输入限制。 为此、您需要使用高度匹配的电阻器。 我建议使用 RES11A20 来衰减 0.5V 信号。  

    此处的限制是输出电压 无法达到与之前相同的增益。 如果您将输出增益更改为 1V/V、则差分值将为 5V/V。  

    或者、您可以向输入级添加一点 1.2V/V 增益、从而使输出小于之前的值：

    但是、您可以将 ADS131E08 的增益设置 为 4V/V、这样可以充分利用 ADC 的动态范围。  

    请告诉我您的想法！  

    此致、

    Robert Clifton  

  • 0
    TI__Guru**** 2933260 points
    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。

    您好 Robert：

    感谢您的详细说明和建议。

    我们知道、在当前的加 5V 和减 5V 电源下、INA851 输入级会在输入信号条件下发生削波。 我们还了解两种建议的解决方案：

    1. 将 VS+和 VS-电源电压至少增加到+7.3V 和–7.3V、同时将 VCLAMP 引脚保持在+5V 和负 5V
    2. 使用高度匹配的电阻器（如 RES11A20）添加外部输入衰减、以确保不违反 INA851 输入级限制。

    但是、在我们的应用中、如果可能、我们更不希望在放大器之前从外部衰减信号。 此外、在我们的现有设计中、提高外部放大器电源电压可能很困难、因为电路板上仅提供±5V 电源。

    您能告诉我们、TI 是否有任何其他器件可以在由+5V 和–5V 电源供电时直接处理此类输入信号？

    具体而言、我们正在寻找具有以下特性的器件：

    导联脱落检测
    能够在 400Hz 下处理 6.7Vrms 输入信号、最好高达 18Vrms
    由+5V 和–5V 外部电源或 5V 单电源供电
    增益小于 1、最好在 0.2 至 0.3 之间
    差分或单端 输出或 ADC 兼容输出
    适用于与 ADS131E08 连接

    是否有任何具有内部电荷泵或内部生成的更高输入级电源轨的 TI 仪表放大器、PGA 或 ADC 前端器件、以便在仅使用正 5V 和负 5V 外部电源时可以增大输入共模/输入电压范围？

    如果没有 TI 器件可直接支持此条件、请确认建议的 TI 方法是在 INA851 或类似的 ADC 驱动器级之前使用外部高阻抗匹配衰减器。

    再次感谢您的支持。

    此致、
    马尼坎丹五世

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    TI__Guru**** 2933260 points
    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。

    嗨、Manikandan、

    是否有任何具有内部电荷泵或内部生成的更高输入级电源轨的 TI 仪表放大器、PGA 或 ADC 前端器件？[/报价]

    抱歉、设备不存在。  大多数仪表放大器并非设计为在超出其电源轨的情况下运行。 18Vrms 当然会违反低电源电压。  

    我们所有的 PGA 都具有与 INA851 类似的限制、其中需要与电源轨相差 2.5V。  

    如果没有任何 TI 器件可直接支持此条件、请确认建议的 TI 方法是在 INA851 或类似的 ADC 驱动器级之前使用外部高阻抗匹配衰减器。

    这不是理想的解决方案、但到目前为止、除了增加电源轨之外、这是我可以想到的最好选择。 增加电源轨产生的误差实际上比外部电阻分压器的误差更小。  

    或者、也可以选择差分放大器。 问题在于、无需额外的电路即可将差分信号变为单端信号。 此外、输入阻抗不会像仪表放大器那样高。  

    此致、

    Robert Clifton  

    [/quote]