嗨、Ajay、

感谢您在 E2E 论坛上发帖！ 您能否提供您在此 ADC 上使用的采样率？ 此外、是使用 ADC 测量 INA Vout、还是在 ADC 关闭时通过 TP1上的 DMM 测量 INA Vout？

此致！
Jerry

Jerry、

问得好。 我不确定实际的采样率是多少、但我已经核实了采样是否会引起差异。 当我测量 来自 INA 的3.5556输出电压时、如果我打开 ADC 读数、结果将开始上下波动+/-0.0001V。 我还用示波器进行检查、以确保 TP1没有摆动、并且它保持稳定的电压、无论有没有 ADC。 我在高端和低端都尝试了这个测试、并且采样似乎没有影响输出。

嗨、Ajay、

该器件的共模电压与输出电压可能会受到限制。 您是否能够提高 Vref 以对此进行确认？

使用模拟工程师计算器可找到器件典型规格的数学限制。

在第二个表的第3种情况中、以下是放大器的结果边界图。 共模计算结果为(2.5+2.1305)/2 = 2.315。 此处的最大输出值应该仅为3.122 (您在此处看到的输出电压略高)

将基准电压提升到2.5V 可以大幅增加您的输出摆幅范围。

此致！
Jerry

Jerry、

我相信您是对的。  最初、当我认为我处于正确的 Vcm 与 VOUT 区域内时、我在数据表中查看了5.5V 图形。 设计电路后、匆忙决定将 INA 的电源从5V 降至4.096。 我认为这不会改变输出。  在计算器的帮助下、很容易找到我需要去的地方。  

将 VREF 增大至2V5会错误地扩大我的输出范围、实际上它将输出范围减半。 原因是我 将始终"站在 VREF 的顶部"、因为我的差分输入始终为正。 这会将我的可用范围增加到2.5-4V 左右、或~1.5V 范围。

相反、我移除了偏置电阻器 R52。 我将 RDUT 替换成了一个25转20欧姆电位器。 我的 Vcm 现在为~2.4V、Vout < 2V、这完全在计算器的图表中。  

我使用电位器精确控制 INA350的输出电压、以查看增益最准确的位置。  请注意： 在此测试期间、ADC 测量处于关闭状态、并在2.4996时报告了 Vref。

我仍然得到非常糟糕的增益误差！ 第二列至最后一列显示了从最后一列到结果与电流的增益误差%、最后一列显示了电压扩展范围内的增益误差百分比。 在1V 以下、我们具有高达3.7%的展频、在1V 至2V 之间、我们具有0.8%的增益误差。 这仍然大于列出的最大增益误差0.6%。 我假设还有其他误差也很重要、但这似乎太多了。

嗨、Ajay、

说得好、我只想从输出摆幅范围开始、而不想从有效输入范围开始！

如何测量 INA VOUT？ 如果计算增益误差并且仅测量到100mV 的水平、那么您的测量可能会大大偏离线。 在差分电压为0.0418V 的情况下、测得的输出电压为0.4V。 如果实际值为0.449V、则计算出的增益现在与实际值为0.351时相同。 然而、计算出的这两种情况下的增益分别为10.74和8.4。 然而、如果只测量到十分之一的伏、则两种情况下的等效 INA Vout 都将是0.4。

我想知道6.5位 DMM 上的 INA 输出值是多少。

此致！
Jerry

Excel 缩短了它们... 所有测量均使用 BK5491B 4.5位数字完成。  

所有测量值均为4位数。 使用25转位计、我能够在 INA 输出中拨号、直到 DMM 恰好显示400.00mV 或0.6000V、这通常是最后一位数字闪烁。 我知道增量可能会稍微偏离-我正在测量我的设备的最佳性能。 四个半位数绝对足以显示3.7%的通配。

嗨、Ajay、

很抱歉、您认为4.5位数字就足够了。

我把头缠绕在这里的测试程序上。 您要调整输入电位计直至达到目标输出电压、然后测量输入电压值、并根据该差动值和输出电压值计算差动电压增益误差？

请确认我的理解是否正确。

此致！
Jerry

Jerry、

就是这样！

嗨、Ajay、

我认为、您看到的误差是放大器的失调电压。 典型失调电压(以输入为基准)为200uV、但在增益为10的情况下、通常为2mV。 在你们的例子中、当以输出为基准时、我认为它大约为-1.8mV。

由于输入的差分振幅较低、失调电压将占误差的较大百分比、这也是较大输出值比较小输出值更好的原因。

计算增益误差等于输出斜率除以输入斜率之间的不匹配值。 这可以消除由增益设置电阻器失配以外的任何其他因素导致的任何直流误差。

例如、对于前两点、0.4V 和0.3V 输出电压的增益将为：

(0.4 - 0.3)/(0.0418 - 0.0318)、这会产生0.1/0.01、增益正好为10。

此致！
Jerry

Jerry、

您能分享一下-1.8mV 是如何实现的吗？

我为什么这么容易被这个数字弄混淆、是因为它看起来有1.8mV 的输入失调电压。 如果您从差分电压减去1.8mV、所有增益会立即变为接近10、并且在0.1V 至0.2V 范围内、增益变化小于0.05%。

但这没有意义、因为只存在~200uV 的输入失调电压。  这就是1.8mV 令人困惑的原因、它运行良好、但使用的方法有误。

嗨、Ajay、

由于您要调整并针对输入直流、直到看到所需的输出电压、然后回顾输入、这看起来像"输入失调"电压、而实际上、它只是由于输出参考电压而调节过的直流电压。

从输出返回到输入的工作可能会使对失调电压的感知出现偏差。

让我们从输入电压开始并通过我们的方法直至输出来看看这一点。 此处、我们将以受控差分电压(30mV、40mV、50mV 等)为目标

找到这些值后、我们将测量输出电压。 您会发现、如果测量此值、将为0.2982V。 这是30mV 差值的增益、减去1.8mV 的以输出为基准的失调电压。

输入失调电压不是 IN+和 IN-之间的电压差、它是与输出级放大器的失调电压一起添加的两个输入增益级放大器的差值。

在实际芯片上可以看到的唯一误差是以输出为基准的误差。

此致！
Jerry

Jerry、

感谢您的建议。 这实际上是我使用偏置电阻器 R52进行缠绕的方式。 使用这种方法、结果会相当准确。  我将把这个答案标记为"已解决"、因为在我的电路中、在偏置电阻器和直流误差消减后、它可以正常工作。

但是、 我觉得应该由设计人员和一些疏忽来判断、DC 误差要高出10倍。 如果您有如此倾向、我真的很感激您能够更进一步、并帮助我分析为什么我的误差如此糟糕。 我想自信地设计未来的电路、 不知道为什么我的错误是如此可怕是杀死我!

谢谢！

嗨、Ajay、

我很乐意帮助您找到错误的来源！ 您是否能够尝试从台式电源提供2.5V 电压？ 我只想隔离 INA 器件。 我知道基准的变化对两个输入都是通用的、我只想以独立的方式全面评估 INA。

另一个测试：您是否能够将 INA 的输入短接在一起、并将电源或基准电压转换到放大器的有效线性范围？

最直接的测量方法是对 V-施加-1V 电源并将两个输入端连接到 GND。

只是尝试建立控制测量、然后重新添加一些片段、看看我们是否可以精确定位误差来源。

此致！
Jerry

Jerry、

我无法使用与我们之前计算中完全相同的 INA。 我使用了一个重复电路的 INA。 然而、在我使用它之前、我想将它与这篇文章中使用的 INA 进行比较。 我执行了与以前完全相同的测量过程。 我看到的唯一区别是、重复的 INA 的失调电压为-21mV、而不是之前的18mV、因此基本完全相同的情况。  

我在 SMD 至 DIP 分接板上使用重复的 INA 构建了以下电路。

我以菊花链形式连接两个台式电源、以实现-1V 电压。 以下是确切的测量值：2.5V -> 2.4984、-1V ->-1.003。

相应地、Vout 为-15.26mV。 此后、我从 ESD 包中取出一个全新的 INA、并重复测试、Vout 为-4.70mV。  

嗨、Ajay、

您提到了获取新的 INA、对显示更高失调电压的 INA 进行了什么操作？ 您是否对这些器件施加与 HTOL 或 BHAST 类似的任何老化应力？ 如果向器件施加这些应力、您能否提供原理图、了解器件在这些应力中的偏置情况？

此致！
Jerry

Jerry、

这是一个很好的例子。 两个 INA 在同一个 PCB 上测量、两者在彼此相邻的几周内未袋装。  

嗨、Ajay、

这是最后一个测试、抱歉这么反复。 您是否能够复制数据表条件？ 您是否能够创建对称+/- 2.75V 电源。 IN+/IN-/REF 应全部为 GND。 输出端应具有一个10k Ω 的接地电阻。

在这个情况下、输出/10应该少于1.2mV。 如果是、我们可以一次添加一个潜在的误差源、然后查看直流误差的来源。

此致！
Jerry

Jerry、

不用担心、感谢你们的帮助！

好的、我按照您的要求设置了电路、以下是实际测量值：

V+= 2.7474、V-=-2.7590、10k 至 GND 的输出电压为-14.76mV。

嗨、Ajay、

感谢您在此提供数据！  

我觉得这个结果会让人惊讶。 -14.76mV 的输出参考误差对于此器件而言太高。 Jerry 的上表显示、我们最多应该看到增益为10V/V 的+-12MV RTO 此偏移可保证为最大值、因此在根据 EC 表中的连接配置器件时、不能找到 VOS RTO 为-14.76mV 的器件。  

在我短暂的支持该器件的经验中、我发现很少有器件超过+- 600uV 失调电压 RTI。  

数据表中的器件样本相对较小、但我们可以看到、我在测试这些器件的失调电压时观察到的粗略结果与我们的验证数据相关：

提及这一点；我倾向于认为我们仍然会遇到其他一些误差源、导致 Vout 超出预期值。  

我已根据 DMM 数据表进行了验证、我们应该具有足够的分辨率和准确度来精确确定失调电压。  

我同意 Jerry 的建议、我们可以继续解构该设计、直到隔离此处的误差源。  

Vref 在您的电路中接地、对吗？ 该连接是否具有低阻抗？

我们是否确定所有 GND 连接都具有相同的电位？ 接地输入和 Vref 之间的任何差异都会直接增加输出误差。

作为最后一个检查清单项、您是否在焊接后清洁了电路板？ 当使用 mV 信号时、这似乎是不必要的、但 Ian Williams 编写的这篇出色文章涵盖了焊料助焊剂如何干扰模拟精度。  

为什么我应该提供磁通？

我很高兴继续与您合作、以便更好地了解此错误的根源、我们只需玩隔离变量的游戏。  

谢谢！

Jacob

很遗憾、我赶不上时间来追这个问题。 感谢您发送编修。 至少我能够通过减去误差获得良好的结果。 干杯！