[参考译文] INA849：可编程增益电路

Hiroaki-San、

可以使用多路复用器来开关仪表放大器上的 RG 电阻器、但是、设计人员需要注意/小心模拟开关 RON 电阻和寄生开关电容的影响。  此外、设计人员需要选择可适应 INA849全模拟信号范围的多路复用器。  

多路复用器具有相关的 CIN/COUT 寄生电容。  INA849仪表放大器的 RG 引脚对导致潜在稳定性问题的电容敏感。 在较低的 INA 增益下、此灵敏度最差、例如 G=1V/V  INA849是一个相对高带宽的仪表放大器、对较低增益下的开关电容非常敏感。

INA849的增益由总 RG 电阻设置；其中 INA849的增益由下述公式给出：

增益= 1 + 6kΩ Ω/RG

所有 IC 模拟开关都有相关的 RON 电阻、该开关 RON 电阻会随开关电压和温度以非线性方式变化。 该 RON 电阻将与 RG 电阻串联、并产生增益误差。  所需的理想 RG 电阻器值在增益较高时较低、因此、由于 RON 串联电阻引起的增益误差灵敏度在增益较高时较高。  

编辑： 增加了增益示例以确保稳定性2-22-23

下面是一个示例、需要提供~50.5V/V 和~100V/V 增益、但该应用允许宽松的增益误差规格：

• 选择了一个低电阻(RON=~2.1Ω Ω 典型值)、此电阻覆盖±18V 电源范围、例如 TMUX6219 (或相似器件)。
• 当增益=~100V/V 时、RG 电阻为28.2+30.1+RON=~60.4Ω Ω；当增益=~50.5V/V 时、RG 电阻为89.1+30.1+RON = 121.3Ω Ω
• INA849电路使用该开关寄生电容在 G=~50.5V/V 和 G=~100V/V 时保持稳定；但是、在较低增益下、它可能对寄生开关电容非常敏感
• G=50.5x 时的增益误差大约为、GE=(RON 变化)/R*100%=~2%；G=100x 时的增益误差大约 为 GE=3.5%。 请记住、对于更高的增益实现、增益误差会更高。
• 分离 RG 电阻器可在 RG 引脚与多路复用器电容之间提供某种程度的隔离、有助于实现稳定性。

您可以看到、INA849在更高的增益下需要低 RG 电阻值、 并且电路对高增益下的 RON 电阻变得敏感、因此在高增益下使用模拟开关或多路复用器不切实际、除非应用对增益误差和增益线性误差具有宽松的容差。 簧片机械继电器提供更低的 RON 开关串联电阻和更好的串联导通电阻线性度、但继电器往往占用更高的 PCB 面积、并且成本往往高于模拟开关/多路复用器。  

在较低的增益下、尤其是 G=1时、INA849将对开关电容非常敏感、从而使电路不稳定。

• 您之前提到过您需要500kHz 至1MHz 的频率和8的增益阶跃。 需要哪些增益？  增益误差容差是多少？  

谢谢、此致、

Luis

Hiroaki 您好、

正如 Luis 已经提到的、多路复用器应该具有极低的开关电容。 否则、INA849很容易变得不可安装：

e2e.ti.com/.../hiroaki_5F00_ina849.TSC

问题是、输入电容(开关电容)对内部运算放大器相位裕度的影响无法通过合适的相位超前电容进行补偿、原因只是无法从外部将其连接到第一个内部运算放大器级的输出。 µs、INA849的速度非常快(22MHz 和35V/μ s)、这使得这一过程更加复杂。

因此、具有开关电容的多路复用器在 pF 范围内(既不是10pF 范围、也不是100pF 范围！) 应用。 同时、还必须尽可能减小多路复用器电路布局的杂散电容。

与 RG 输入端的任何多路复用器接线相对应的另一点是、这些术语对 EMI 引起的电荷注入非常敏感、并且容易受到杂散电容引起的不稳定反馈的影响。 因此、最好保持 RG 输入完全不变、并且只连接一个具有尽可能短连接的单个电阻器。 可以通过在 INA849的+/-输入处设置不同的衰减因子并以最大增益运行 INA849来执行增益设置。 如果无法实现、我最好在 INA849之外完全执行增益开关。

在任何情况下、INA849的 RG 输入上不同增益设置的数量都应降至绝对最小值。 这将有助于限制布局的总开关电容和杂散电容。

Kai  

您好、Luis、

是的、借助电阻器将开关电容与 INA849的 RG 输入隔离是一个很好的主意

TIA 中也使用了同样的技术、其中反馈环路中的开关安装在更靠近 OPAMP 输出的位置、而不是直接连接到 OPAMP 的输入端、而安装在 OPAMP 输入端的增益设置电阻用作隔离电阻器。

Kai

您好、Luis - San 和 Kai - San、

感谢您的宝贵建议。
还感谢您在 TINA TI 中使用您的多路复用器和 INA829电路进行仿真。
我了解到 INA849的 RG 引脚上的寄生电容。
然而、TMUX6219的 Ron 为2 Ω、Con 为150pF。
我们的最终产品是电路板泄漏测试仪。
有些导线的电阻较大、而导线的电阻较小、我们计划使用8个步骤、因为我们需要较宽的范围。
考虑到 INA849的增益带宽和压摆率、我希望后续级中的 A/D 具有3V 的范围。
我们将在将来与终端客户决定规格。
我们还考虑了增益开关多路复用器。

此致、
Hiroaki Yuyama