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[参考译文] INA851:INA851仅使用一个输出和奇怪的电压

Guru**** 2383230 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2328, OPA328, OPA810, INA851, INA849
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/1221211/ina851-ina851-using-only-one-ouput-and-strange-voltage

器件型号:INA851
主题中讨论的其他器件: INA849、OPA2328 、OPA328、OPA810

您好!

关于 INA851与 ADC LTC2315-12的预期用途、我有几个问题。 是否可以仅使用 INA851的一个输出(OUT+)、否则会导致任何问题? 如果可以、您是否具有我可以替代的另一个钳位函数参考?

此外、我要测量的信号将具有+20V 至-5V 的电压范围、这也是电源的值。 我计划将 Vocm 置于2V、将 VCLAMP+置于4.096V、将 VCLAMP-置于0V。 这在 Vocm 和 VS+之间为我们提供了18V。 这会有问题吗? 此外、我计划使用25V 的 VS+值。 如果 VS+和 Vocm 之间的差值超过18V、是否会导致任何问题?

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    尊敬的 Sebastien:

    [报价 userid="561009" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1221211/ina851-ina851-using-only-one-ouput-and-strange-voltage ]我有几个关于我打算如何将 INA851与 ADC LTC2315-12配合使用的问题。 是否可以仅使用 INA851的一个输出(OUT+)、否则会导致任何问题? 如果是、您是否有另一个与钳位函数相关的引用、我可以使用它[/引号]

    通常、INA851用于差分输入 ADC、其中 ADC 测量 OUT+和 OUT-的差值。  在技术上、可以设置 VOCM =+2V 并在 OUT+上轻触信号、而在 OUT-上保持悬空。  在这种情况下、VOCM 电路失调电压和温漂会对单端信号精度产生影响;并且会影响直流精度性能。  请记住、当使用 INA851器件驱动差分电路时、VOCM 电路的误差无关紧要、并会消除、因为差分 ADC 仅测量 OUT+和 OUT-的差异。  如果您不是太担心 VOCM 放大器失调电压/漂移、这可能起作用:

    或者、您可以使用 INA849、这是一个单端输出仪表放大器、设置 VREF=2V、在输出端具有10k 电阻器和由 ADC 电源供电的高带宽运算放大器缓冲器、确保 SAR ADC 输入受到保护。

    需要的最大采样率是多少?  LTC2315-12是一款高速5MSPS SAR ADC、具有最短40ns 的采集时间。  如果以最大采样率使用 SAR、则需要对仪表放大器进行缓冲。  INA851可能支持中采样率;但我们可以在仿真中进行确认。  

    Unknown 说:
    此外、我要测量的信号的电压范围为+20V 至-5V、这也是电源的电压值。 我计划将 Vocm 置于2V、将 VCLAMP+置于4.096V、将 VCLAMP-置于0V。 这在 Vocm 和 VS+之间为我们提供了18V。 这会有问题吗? 此外、我计划使用25V 的 VS+值。 如果 VS+和 Vocm 之间的差值超过18V、是否会导致任何问题?

    您注意到、该信号具有+20V 至-5V 的电压范围。   

    可在 VS+=25V、V-=-10V、VCLAMP+=+5V 和 VCLAMP-=0V、VOCM=+2V 的情况下使用 INA851。  

    输入和输出电压范围取决于使用的增益、差分输入电压(IN+)-(IN-)和共模输入电压[(IN+)-(IN-)]/2。

    例如、如果总增益设置为1V/V、  您可以适应 ±4.2V 的差分输入差分信号和+20V 至-5V 的输入共模。  

    您可以使用 INA851输入和输出范围设计计算器工具来确定 INA851的线性范围:

    关于 INA851输入电压范围计算器(Excel)工具:

    您可以通过以下链接下载 Excel 工具、并验证放大器是否处于范围内:

    INA851输入/输出范围设计计算器

    随附的是包含说明的 pdf 文档:

    INA851输入和输出范围设计计算器 Instructions.pdf

    如果您需要此 INA851电路方面的额外帮助、或者您更喜欢 INA849 +缓冲器解决方案、请告诉我。  此外、如果您需要其他帮助、请告诉我所需的最大采样率。  在非常高的采样率下、您可能需要缓冲仪表放大器。

    谢谢。此致、

    路易斯

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    尊敬的 Sebastien:

    将 INA851与双极输入电源搭配使用时、请确保将散热焊盘连接到电压最低的负电源(V-)。

    谢谢、此致、

    路易斯

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    感谢您的回答。

    需要的最大采样率是多少?  LTC2315-12是一款高速5MSPS SAR ADC、具有最短40ns 的采集时间。  如果以最大采样率使用 SAR、则需要对仪表放大器进行缓冲。  INA851可能支持中采样率;但我们可以在仿真时进行确认。

    我们将需要增益为0.667的至少3个采样/s (我们只需要0V 至6V 之间的信号部分)。 但以最高速度使用它将是完美的选择。 缓冲仪表放大器意味着什么?

    对于 INA849、我必须添加另一级以达到1以下的增益。
    我们还没有在两个基准之间进行选择

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    尊敬的 Sebastien:

    LTC2315-12是一款相对高速的 SAR ADC。  放大器需要驱动采样保持电容器/对其充电、并在采集期间稳定在 ADC 分辨率的1/2LSB (最低有效位)内。

    如果使用4.096V、则1/2 LSB 对应于0.5mV。  该 SAR 的采集时间为4个数据时钟周期、器件需要18个时钟来执行完整的 Tacq + tconv 周期。  由于这不是 TI 器件、我没有确切的 LTC2315-12 ADC 转换器模型、但执行近似的 INA851+SAR 瞬态采样保持仿真表明 INA851需要大约240ns 的最小采集周期才能稳定在12位分辨率的1/2 LSB 内。  由于此 ADC 提供的采集周期非常窄、因此将支持约1MSPS 的采样率。  首先、 LTC2315产品说明书推荐了 GBWP > 200MHz 的高速/高带宽放大器驱动器。  INA851的 GBWP 为22MHz。  

    总之、您需要一个位于 INA851或 INA849仪表放大器前方的高速放大器缓冲级、以高于1MSPS 的采样率驱动 SAR。   

    是否需要对交流信号进行采样?  输入信号的最大频率和最大振幅是多少? 我们还需要考虑仪表放大器的转换率。 INA851具有37V/us 的压摆率。 如果输入信号振幅为6Vpk、则 INA851支持的最大频率将小于988kHz。  INA849的压摆率为35V/us、如果您的输入信号为6Vpeak、则支持的最大频率约为<928kHz。

    谢谢。此致、

    路易斯

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    请接受我对我的答复延迟的道歉。

    关于我们将采样的信号、必须注意的是、从0V 到6V、它将有100µs μ s 的缓慢上升时间。 但是、我们计划研究其以300ns 为步长的演变过程。 根据我的理解,这应该足以满足我们的目的。

    为了执行我们的测量、我们将使用仅具有输出+和+20V - 5V 输入电压范围的 INA 851、同时将 Vocm 保持在0V。 我们要测量的信号将应用于 V+输入、其中 V-设置为0V。 值得注意的是、我们会将输入电压范围钳制到0V 和4.096V、这意味着 Vout-将始终被钳制。 我认为这不会给我们的研究带来任何问题。

    如果您确认以上内容、我将继续完成设计。

    最后、我想知道模型何时修复是否有预计的时间表?

    感谢您的关注。

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    尊敬的 Sebastien:

    请注意、如果您需要每300ns 研究一次阶跃的演变、则需要大约3.333MSPS 的采样率。  LTC2315-12每个转换周期或60MHz 时钟需要大约18个时钟。  采集时间为~4个数据时钟周期、即66.7ns。  这意味着 INA851必须在66.7ns 内驱动采样保持并稳定。  INA851可能无法驱动该 SAR ADC 并在这很短的采集时间内达到稳定。   

    以下为一种可能方法、即先使用单端输出 INA849仪表放大器、然后使用缓冲放大器。  双通道 OPA2328放大器(GBW 40MHz)由 ADC 电源供电、能够以3.33MSPS 的速率驱动 ADC。  OPAx328放大器输出不会损坏 ADC、因为它由同一 ADC 电源供电。  OPAx328 IN+端子具有串联10k 电阻器、因此当 INA849输出处于更高电压轨电源时、它会在故障条件下受到保护。 INA849的基准引脚驱动为 ADC 基准除以2:Vref/2。  这种单端解决方案将提供良好的精度。

    如果您需要支持比3.33MSPS 更快的采样率或比~67ns 更短的采集时间、则可能需要将 OPA2328替换为带宽更高的放大器。

    我将请建模工程师对 INA851型号进行更新。  我的理解是、该模型预计在6月中旬发布、但将与建模工程师确认。

    谢谢。此致、

    路易斯

      

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    感谢您抽出宝贵的时间提供建议

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    谢谢 Sebastien

    如果您预计需要使用比3.3MSPS 更快的采样率、更快的数据时钟导致采集时间比上述~67ns 更短、请告诉我、我们可以建议使用更高带宽的缓冲放大器来驱动 ADC 输入。

    谢谢。此致、

    路易斯  

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    如果我想达到最大值的5MSPS 和40ns 的采集时间与放大器,你建议我使用?

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    尊敬的 Sebastien:

    OPA810提供70MHz 的增益带宽积、单位增益稳定的 FET 输入级放大器、可在5MSPS 的全吞吐量下驱动此 SAR ADC、并稳定在12位分辨率的1/2 LSB 以内。 该器件可在最低4.75V 的电源电压下工作、因此您可以使用5V 电源供电。  在 ADC 输入端使用 C=130pF 和 R=40.2欧姆的 RC 滤波器。  您可以保持 OPA328 (或其他精密放大器)驱动 INA849的基准引脚。

    请参阅以下内容:

    谢谢。此致、

    路易斯