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[参考译文] INA114:最大电压增益

Guru**** 684850 points
Other Parts Discussed in Thread: INA114, LM7705, INA317, INA333, OPA189, LM27761, MC33063A, LM2776
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/1052173/ina114-maximum-voltage-gain

器件型号:INA114
主题中讨论的其他器件: LM7705OPA189MC33063ALM27761LM2662LM2776

大家好、

你好。

我们的客户需要知道  INA114BP 运算放大器上具有恒定电压(最大值为.0055V)的最大电压增益、因为数据表上显示的唯一数据是增益与频率间的关系(中没有恒定电压的频率) 以及获得给定增益所需的 VS +和 VS–。 客户理想增益为1775、因此乘以0.0055V 至10V。 这可以通过执行2级或3级放大来实现吗

谢谢、此致、

艺术

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    尊敬的 Art:

     这可以通过执行2级或3级放大来实现吗 

    增益为1775时、如果增益误差要求较低、我建议分2级执行应用。  您可以在单级放大5.5mV、但我不建议放大、除非可以接受更大的增益误差。  

    我需要您提供更多信息。 PCB 板上的可用电源轨。 2.增益和输出的精度+温度性能。  

    如果5.5mV 的输入相对于接地端、则可能需要双电源轨。 5.5mVdc 是 INA114输入端的差分电压。  

    如果只有单个电源轨可用、则必须实施 Vref 电压、以便最大限度地扩大 Vout 范围、如下所示。  

    如果您能够为我提供设计参数、我将向您发送一个仿真。 我会在 INA114级放置更高的增益、并将其余增益放置在 第二 级。  

    最棒的

    Raymond

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    谢谢 Raymond。 请参阅以下客户的回复。

    "让我尽可能准确地回答您的问题。

    可用的电源轨-任何必要的东西。 我目前没有专门设计的分线电源轨、因此我可以根据放大器电路的需求设计此类电源轨。 这将是锂离子电池供电电路、因此我可以很容易地获得3.6伏的任何倍数、而负电压将很困难。

    增益和温度性能的精度-我要求整个增益电路的总增益误差为3或更低(我重新进行了一些数学计算、因此增益需要为18+-3)。 就温度性能而言,我并不完全确定您的意思,但如果需要,我可以为这些芯片提供冷却。  

    如需一些信息、5.5mV 的四分之一桥设置(应变仪)将从连接到笔记本电脑的 USB DAQ 的10V 电源轨获取功率。 我不知道这意味着5.5伏是相对于接地还是电池负电压、还是在这种情况下是相同的。 这能回答您的问题吗?"

    此致、

    艺术

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    尊敬的 Art:

    5.5mV 来自四分之一桥设置(应变仪)、该设置通过 USB DAQ 的10V 电源轨供电。

    根据您的要求、我将增益= 1818V/V 的两级应变仪放大器电路组合在一起  

    应变仪从笔记本电脑激励10Vdc、共模电压 Vcm 约为5V。 根据您的要求、差分输入电压约为5.5mV、工作电压为直流或接近直流。  

    第一级的增益为500V/V、第二级的增益为1818/500 = 3.636V/V 您可以四处移动、以便选择共模电阻器值。 增益电阻器 Rg 选择为100Ω Ω、容差需要为0.1%或更高。  

    关于-0.232V 负电源轨、您可以使用 LM7705 从3.6V 电池电源生成电源轨。 LM7705是一款开关电容器升压稳压器。 我假设应变仪的工作范围高达5.5mV。 如果您提供应变仪的低差分电压输入数字、我可以进一步优化电路。  

    此外、    INA114仪表放大器相比、INA333或 INA317均可使用。 配置后、第一级可使用低电压 和低功耗仪表放大器来处理应用。  

    就温度性能而言,我并不完全确定您的意思。

    我刚才讨论了可能随时间推移而产生的温度漂移。 OPA189零漂移放大器应能很好地与应用配合使用。 在第二增益级、您可以将 CF 电容器放置在射频电阻器上、以创建一个消除额外噪声的极点。 如果您希望降低组件成本、可以考虑 使用 TLV2186 或眼图来替代 OPA189。  

    是 Tina 中的上述仿真。

     e2e.ti.com/.../INA114-5p5mV-Strain-Gauge-11102021.TSC 

    如果您有其他问题、请告知我们。  

    最棒的

    Raymond

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    尊敬的 Art:

    我将关闭此查询。 如果您有其他问题、您仍可以通过 E2E 重新打开该主题或创建新主题。  

    最棒的

    Raymond

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    您好 Raymond、

    对延迟答复表示歉意。 客户只在下面给出了反馈。

    "我有几个问题。 首先、如果应变仪和相关电阻器的基准值为350欧姆而不是1000欧姆、则会改变什么值(如果有)? 此外、您能否随 LM7705的建议接线图一起发送。 您能解释一下5.50358mV 旁边图表中的 X 与什么确切相关吗?"

    谢谢、此致、

    艺术

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    尊敬的 Art:  

    如果有、请更改应变仪和相关电阻器的基值是否为350欧姆而不是1000欧姆?

    就 INA114原理图而言、只要惠斯通应变仪电路保持平衡、就不会发生任何变化。 1000Ω 型应变仪具有一些优势、其自发热效应更小、激励基准电压耗散的功率更低或功耗更低。 随附的是一份应用手册、我在网上找到、其中介绍了不同应变仪选择的优缺点、请参阅第页。 第8部分。  

     

    http://www.vishaypg.com/docs/11055/tn505.pdf

    您能否随 LM7705的建议接线图一起发送。

    我找不到 LM7705的 TINA 仿真、但我们有应用手册、请参阅以下链接。  

    https://www.ti.com/lit/an/sbaa373/sbaa373.pdf?ts=1637161625319&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    您能解释一下5.50358mV 旁边图表中的 X 与什么确切相关吗?

    我在前面的仿真中提供了一个示例、其中假设应变仪 RSG 的电阻降至997.79Ω Ω、并在输入端产生5.5038mV 的差分输入电压。 根据第一级的 GAIN=500V/V 配置、INA114的输出为500*5.50358mC + Vref = 2.75179V + Vref、其中 INA114中的 Vref 设置为0V。  

    仿真结果略有不同、因为我的手算未考虑 INA114中的标称 Voffset。  

    注意:施加压力时应变仪的电阻会降低;施加张力时、应变仪的电阻会增加。  

    应变仪具有以 mV/V 为单位的灵敏度规格 我们假设应变仪具有2m/V 灵敏度。 在传感器上施加10V 直流激励电压时,它将生成2mV/V*10V=20mV,这表示传感器的标称负载。  

    您提到"四分之一桥设置(应变仪)的5.5mV 电压将从 USB DAQ 的10V 电源轨获取功率。" 您没有说5.5mV 会引起什么力。 如果四分之一或惠斯通电桥已平衡、它应该具有0mV 差分输入电压。

    如果5.5mV 代表10Vdc 的最大负载(假设的压缩力)、则传感器的灵敏度约为5.5mV/10V 或0.55mV/V

    有关使用 LM7705负稳压器的说明。 如果使用该电压(V-=-0.232Vdc)、 INA114的输出电压可降至 1.067V。 如果 V-= GND、INA114的 Vout 可降至1.3V。  

      

    我不知道您的应用的差分输入信号范围、因此我无法推荐低端性能。 对于仿真的 INA114配置、这意味着应用无法测量小于1.067V/500 = 2.13mV 的差分信号。 如果应用的输入信号低于2.13mV、则需要减小 V-负电源轨或在 INA114器件的引脚5处插入 Vref 电压。  

    我们还有其他 开关电容器电压逆变器、它们能够使用正电源轨为应用生成更低的负电压。  

    我将关闭此查询。 如果您有其他问题、可以重新打开该主题或通过 E2E 论坛创建新主题。

    最棒的

    Raymond

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    您好 Raymond、

    客户询问、如果他的预期最小输入信号低于2.13mV、实际上接近100微伏、您会建议他怎么做?

    此致、

    艺术

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    尊敬的 Art:

    由于该应用具有两个增益级、我建议使用电容电荷泵将 INA114的 Vee 偏置在-2V 以下。   LM2776 是一款开关电容电荷泵电压转换器。 这将使 INA114的输出响应低于接地值  

    我们还有其他电容式电荷泵逆变器、例如 LM2662、LM27761、LMC766和 MC33063A 等。  

    LM2776 CMOS 电荷泵电压转换器可将2.7V 至5.5V 范围内的正电压反相为−2.7V 至−5.5V 的相应负电压。LM2776使用三个低成本电容器来提供高达200mA 的输出电流。

    您可以考虑将 Vref 添加到 INA114 IA 中、但 Vout 的第一级将具有直流偏移。 之后您必须将其调平到地面并在第二阶段增益。 因此,上述办法将更容易实施。  

    如果您有其他问题、请告知我们。  

    最棒的

    Raymond