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[参考译文] INA2331:INA2331采用单电源运行时、自定义电路的偏移设置问题、范围为10mV 至100mV

Guru**** 614665 points
Other Parts Discussed in Thread: INA2331, INA331, TINA-TI, LM27762, AFE5816, OPA325
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/1239962/ina2331-offset-setting-issue-for-custom-circuitry-for-10mv-to-100mv-range-in-single-supply-operation-of-ina2331

器件型号:INA2331
主题中讨论的其他器件: INA331TINA-TILM27762AFE5816、OPA325

您好

我将在放大器部分实现下面的电路。 输入信号电压范围将介于10uV 至10mV 之间。 但在电流电路中、失调电压由反馈电路设置、我观察到这种电路不工作。 当一个1mV 信号被指定、而偏移少于3mV 时、输出被削波。 VREF 引脚未连接到任何外部电压。

我希望连接外部电压以增加输入失调电压、从而可以为输入1mV 信号设置100-200的增益。  建议对相同内容进行修改。 提供 Vref 电压也会导致该偏移电压放大。

我是否可以通过将电容器连接到 Vref 引脚的接地来设置偏移?如果是、电容器的最小值应该是多少。

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    尊敬的 Bivin:

    我 看到您将 VIN-接地、VIN+是10uV 到10mV 之间的信号。 这种情况超出了  INA2331的有效共模输入范围。

    在单电源上运行时、INAx331设计为通过可满足输入要求的共模电压与小差分电压连接。 与图2类似。

     模拟工程师计算器中的"INA Vcm 与 Vout"工具 是一款用于确定各种 TI INA 的有效共模、差分输入和输出摆幅的有用工具。

    此 TI 高精度实验室视频介绍如何使用模拟工程师计算器生成 INA331等2安培 INA 的边界图:  ti.com/video/6261788032001

    对于所示的电路、如果您能够使用双电源(+/- 2.5V)、那么您将能够在~0V 的共模下自由运行。

    如果双电源不可用、我可以帮助您确定另一个解决方案。

    您能指定一些设计要求吗?

    应用是什么?

    输入信号和/或传感器是什么?

    将提供 Vref 电压也导致该偏移电压放大。

    从 Vref 引脚到 Vout 的增益为+1V/V。 Vref 电压不会被电路放大。

    我注意到有 TINA-TI 参考设计 可 用于模拟 INA331。 此 设计与模拟工程师计算器一起对于在仿真中设计和验证电路非常有用。

    e2e.ti.com/.../sboc173b.tsc

    谢谢。

    扎赫

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    你好,扎赫

    您是否建议对该电路进行最小的修改、从而支持单电源操作以及上述范围(10uV 至10mV 之间)的输入信号。 根据您的评论、如果 Vref 引脚电压设置为200mV、那么1mV Vpp (Vp 为0.5mV、Vn 为-0.5mV)的输入信号将被放大。

    我无法使用提供的工具选择该选项、它显示以下错误。 我无法设置值。 提供要遵循的步骤。

    找不到页面 观察到以下情况。

    "本 TI 高精度实验室视频介绍如何使用模拟工程师计算器来生成 INA331等2放大器 INA 的边界图:  ti.com/video/6261788032001 "

    谢谢

    比文

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    尊敬的 Bivin:

     INA 工具希望您在电源范围内设置有效的电源电压和 Vref 电压。

    如果出现这个错误、您只需单击"ok"、然后继续设置 Vs+、Vs-和 Vref 值、直到满足工作电压范围。

    很抱歉链接损坏、这个应该可以正常工作: https://www.ti.com/video/6261788032001

    您能否建议对该电路进行最小修改,以支持单电源操作以及高于范围(10uV 至10mV 之间)的输入信号

    我看到有两种方案可以满足您的设计要求...

    一个选择是找到另一个允许共模输入电压低于负电源轨的放大器。 这些"接地检测"器件常用于低侧电流测量。 您的应用是否是感应分流电阻器上电压的低侧电流测量?

    如果您更喜欢使用 INA2331并且对电路做了极少的修改、则第二个选项是为负电源轨生成一个较小的负偏置、从而允许真正的0V 共模输入电压。  LM7705 是一款负偏置发生器、可产生-232mV 的偏置电压、并可直接由您现有的5V 电源供电。 请参见下方的。

    谢谢。

    扎赫

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    你好,扎赫

    这两项建议的解决方案需要通过添加新 IC 或修改现有放大器来修改 PCB。

    要使上述电路使用单电源工作、需将 Vref 引脚连接到200mV 电压可解决此问题。

    关于工具、我仍然得到相同的误差。 红色的圆圈部分是输入屏幕截图。

    谢谢

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    很遗憾、我无法看到您的屏幕截图。 您可以尝试将图像复制并粘贴到邮件中、这通常适用于我。

    要使上述电路使用单电源运行,将 Vref 引脚连接到200mV 电压以解决此问题。

    施加200mV 的基准电压不会将有效共模输入范围扩展到负轨。 基准电压的目的是设置零输出电压电平。 仍必须考虑共模输入电压、如下面的公式所示。

    实际上、增大基准电压将增大最小共模输入电压范围。

    在边界图中可以看到、当 Vref=200mV 时、在几乎没有动态范围的情况下、最小 Vcm 为59mV。

    您是否能够使用相同的基准电压对输入源进行偏置? 如下面的仿真所示、当两个输入都偏置到200mV 基准电压时、 此器件针对输入呈线性工作 差动 10μV μ V-10mV 的输入电压和 共模 在200mV 时满足理想电压。

    输出由以下公式定义:Vout = Vref + G*(Vin+- Vin-)

     0

    e2e.ti.com/.../INA331_5F00_Vcm_5F00_Bias.TSC

    此致、

    扎赫

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    你好,扎赫

    我一共有18个 INA2331放大器、您能为您推荐最佳的超低噪声逆变器、该逆变器具有支持全部18个偏置的 LDO IC。 在更新电路的情况下、您能否分享一个示例电路、以了解如何针对上述问题中所示的现有电路更新连接。

    考虑适用于 IC 的+-3.3V 偏置。

    是否可以使用 LM27762进行偏置?是否可以使用相同的功能支持18 INA2331? 最多可支持多少个?

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    尊敬的 Bivin:

    我会将此转发给支持 LM27762的团队、他们将能够提供适当的建议。

    如果您需要有关 INA2331器件的进一步支持、请告诉我。

    谢谢。

    扎赫

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    你好,扎赫

    单个 INA2331 IC 所需的最大偏置和工作电流是多少。

    您对 LDO 有什么建议吗、LM27762是否足以支持 INA2331噪声要求?

    谢谢

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    LM27762是否足以满足 INA2331噪声要求[/报价]

    我将查看  INA2331 规格、明天与您联系。

    此致、

    费宾

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    尊敬的 Bivin:

    单个 INA2331 IC 所需的最大偏置和工作电流是多少[/报价]

    如数据表的电气特性部分所示、最大工作电源电压(Vcc-Vee)为5.5V、温度范围内的最大 Iq 为600μA μ A。

    考虑 IC 的+-3.3V 偏置。

    从这些规格可以清楚地看出、您无法在+/-3.3V 下运行。 不过、您可以使用非对称电源、例如+3.3V 和-1.5V。

    我将让 Febin 评论 LM27762或其他用于驱动18个 INA2331器件的 LDO 建议。

    您能告诉我们您的信号带宽是多少吗?

    谢谢。

    扎赫

    [/quote]
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    尊敬的 Bivin:

    一次快速校正、INA2331指定了温度范围内的最大 IQ 为600μA μ A  每通道 。 这意味着在整个温度范围内、双通道 INA2331的最大 Iq 为1200μA μ A。 在确定 LDO 的功率预算时、这一点很重要。

    此致、

    扎赫

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    你好,  

    考虑信号带宽为2MHz、工作电压为+-1.8V。 最大增益可能是多少、您能为同一电路共享一个电路吗?

    此致

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    配备+/-1.8V 电源的 INA2331的最大输出电压为0.6V。 我相信您的设计将以2V 输出为目标? 在这种情况下、需要3.3V 的正电源轨、因为这样可实现2.1V 的最大输出电压。 负电源轨可以是 -200mV 到-1.8V 之间的任何值、以适应~0V 共模输入信号。

    考虑信号带宽为2MHz

    根据数据表、INA2331在增益为25V/V 的情况下具有2MHz 的-3dB 带宽。

    电压反馈放大器的带宽与应用的增益成反比。 请参阅 INA2331增益与频率间的关系曲线、 增益为100V/V 时、-3dB 带宽为~350kHz。

    为了满足您的带宽要求、200V/V 的总增益应在两级之间更加平均地分配。 第一级增益为20V/V、第二级增益为10V/V 就足够了。

    有关配置为20V/V 增益的第一级、请参阅共模输入、差分输入和最大 Vout。

    请参见第一级的输出。

     另外、还必须考虑第二级的输入和输出限制、因为 共模输入电压从~0V 变为100mV、并且差分电压增加到200mV。 请注意、第二级的 Vin+(最大值)为205mV、我们的信号也在此范围内(200mV 时)!

    看到实现了2V 输出。

    e2e.ti.com/.../8836.INA331_5F00_Vcm_5F00_Bias.TSC

    此致、

    扎赫

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    你好,扎赫

    您能否共享使用+-1.8V 工作电压的原理图 PDF?  对于输入信号为10mV 的0.6V 输出,可以考虑最大增益。

    请回复 LDO 问题。

    此致

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    LM27762是一款为每个输出轨集成了 LDO 的电荷泵。  

    根据我的理解、您可能希望 从单个 LM27762为18个 INA2331器件供电。

    根据 d/s 可知、输出纹波随着输出电流的增加而增加。 根据您要使用单个 LM27762驱动的总负载、我们可以在此图中估算纹波。

    进行一些粗略计算似乎很难 满足 LM27762 INA2331的输入噪声要求。 遗憾的是、这是我们产品系列中唯一一款具有集成 LDO 的双电荷泵。 如果您特别需要一个 LDO、我可以转接给 LDO 团队。

    BDW、应用是什么?  

    此致、

    费宾

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    尊敬的 Bivin:

    请参阅下面的电路原理图了解+/- 1.8V 电源10mV 输入信号的最大增益为60V/V。

    请参阅随附的 TINA 原理图以供参考。

    e2e.ti.com/.../INA331_5F00_1.8Vsupplies.TSC

    此致、

    扎赫

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    你好,扎赫

    感谢您共享文件。

    此致

    比文

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    您好,Febin

    分享电源 LDO 拓扑的详细信息、该拓扑通过单个12V 或5V 输入支持18个 INA2331 IC、具有+-1.8V 偏置以及纹波要求。

    您能否分享18 INA2331 IC 的最大电流要求估算值。

    此致

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    Zach 将为这个线程取得领先。  

    此致、

    费宾

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    尊敬的 Bivin:

    不同温度下的最大 Iq 为 INA2331每通道600μA μ A。 对于18个器件、IQ 要求为 600μA x 2 x 18 = 21.6mA。 请注意、这仅仅是所需的静态电流、您仍需要提供必要的电流来驱动负载、而您的原理图中没有显示这一点。 您的 INA2331电路的输出电流要求是什么? 您能否提供一个显示负载的原理图?

    LM27762最高可提供+/-250mA 电流、该电流可能足以为18个器件供电、具体取决于负载条件。 正如 Febin 在帖子中所示、电压纹波随着 LM27762的输出负载而增加、约为 mV。 为了 解析 mV 范围内的输入信号、应使用额外的 LDO 级通过适当的滤波来抑制此电压纹波。

    我可以代表您联系 LDO 团队、获取 LDO 建议。 请 分享您的电路的输出电流/负载要求、以便我为您推荐合适的 解决方案。

    谢谢。

    扎赫

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    你好,扎赫

    我将其用作 AFE5816 IC 的前置放大器。 您可以根据 AFE IC 输入要求来考虑负载电流。

    如果建议使用额外的 LDO 来生成+-1.8V 电压,则可以建议使用一个具有改进电流输出的双路输出稳压器,而不是 LM27762,以提高效率并降低功耗。

    此致

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    我看到 AFE8516用于超声波应用。 这是交流应用吗? 如果是、您可以简单地对输入进行交流耦合、并直接在 INA2331的输入引脚上应用您自己的1/2 Vs 共模电压。 在使用5V 单电源的情况下、这将满足 INA 的直流共模输入要求。 请参阅以下电路并连接 TINA 仿真。

    e2e.ti.com/.../INA331_5F00_Vcm_5F00_Bias_5F00_AC_5F00_Coupled.TSC

    如上图所示、您需要为 INA2331的两个级的 REF 引脚和 Vin+引脚施加2.5V 电压。 该基准电压必须在整个信号带宽内具有低阻抗。 如果您没有可用的低阻抗2.5V 基准、我建议使用 OPA325作为基准缓冲器、如上面的电路所示。

    这将是首选解决方案、因为我们不太可能生产 符合给定性能要求的双电源电荷泵/LDO 解决方案。

    此致、

    扎赫

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    你好,扎赫

    我必须在3.3V 电压和10mV 最大输入电压下运行 IC。 我可以将 Vref/-in/+in 引脚电压设置为0.33V (3.3V 的1/10)吗? 其余电路保持不变。

    输入和输出将进行交流耦合。

    此致

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    您无法将 Vref 设置为0.33V、因为这无法为您的输入和输出信号提供足够的共模范围。

    对于3.3V 电源、最好施加1.2V 基准和1.2V 共模电压、因为这可实现最宽的输入和输出摆幅。

    这可以 通过调整电阻分压器、使用我之前的文章中展示的相同电路来实现。

    此致、

    扎赫

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    你好,扎赫

    感谢您的支持。

    此致

    比文

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    尊敬的 Bivin:

    没问题、我很乐意提供帮助。

    我将继续、关闭该主题。 如果您在此问题上需要进一步的支持、请随时再次回复。

    此致、

    扎赫