[参考译文] INA819：协助电极传感器进行信号放大

您好 Aran：

感谢您在 E2E 上发帖！ 您对图7-51的解释是正确的。 在单电源中、0V 共模电压超出 INA819的有效输入共模范围。

仪表放大器(IA)通常采用对称电源运行、因此0V 共模输入将恰好位于电源轨的中间、这样您就可以获得使用 GND 驱动 REF 的额外优势、并且仍然获得线性输出工作范围。

通过输入电流返回路径不以 GND 为基准、而是以2.5V 基准为基准、可以有效地完成这种相同的操作方法。 除非有关传感器的某些信息防止将共模拉至与 GND 不同的电位、否则应将仪表放大器置于有效的共模范围内。 您是否能够提供有关传感器的一些额外信息、或者能够确认共模电压是否能够被拉至不同的电位？

将电流返回路径指定为2.5V 会将共模范围置于 INA819可接受范围的边缘。 一些 IA 更适合低电压运行、且共模范围扩展到更接近 V+和 V-、例如 INA823或 INA826 (我在下面提供了 Vcm 与 VOUT 之间的关系图)。

INA819：共模范围

INA823：

INA826：遗憾的是、这适用于两个不同(未标记)的增益、我假设左侧的增益为1、右侧的增益为100。 我将提交一份备注、以便在数据表中对此进行修订。

请注意、这两个图都不允许电压输出高于 V-(左边界)~100mV。 这是由于输出放大器的输出摆幅限制。

INA823和 INA826都将能够提供比 INA819更好的共模范围、但失调电压约为数十 uV。

此致！
Gerasimos

您好 Aran：

[报价 userid="542590" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1477664/ina819-assistance-with-signal-amplification-of-electrode-sensor/5674224 #5674224"] 问题： 该路径是否与 输入偏置电流返回路径相同？ 我已经更新了下面的电路原理图、并以橙色突出显示了更改后的与2.5V 基准的连接。 请您确认我已正确理解您吗？

是的、我之前提到的是偏置电流返回路径。 您的实施很接近、但我会保留47k Ω 电阻器、并通过47k Ω 电阻器连接2.5V 基准。 否则、2.5V 基准将在每个输入上强制一个恒定的2.5V 电压。

[报价 userid="542590" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1477664/ina819-assistance-with-signal-amplification-of-electrode-sensor/5674224 #5674224"] 问题：  我想知道2.5V 基准到仪表放大器输入的连接是否会影响系统的此属性？[/QUOT]

这是一个合理的问题、但前面的回答已解决了这一问题。

我还会与电导率传感器制造商(或传感器的数据表)核实、以确定在不损坏传感器的情况下将传感器共模偏置为高于0V 是否可接受。

在其他4线电导率传感器数据表中、仅在引脚1和4之间指定了最大电压、但未提供引脚2和3的相关信息。 下面是 IST 传感器 LFS1505.2L.20-4的示例。 我会检查引脚2和3上可接受的最大电压。

此致！
Gerasimos

嗨、Aran、

添加一个额外的轨肯定是一个不错的选择。 我最初并没有建议、因为大多数人对于添加另一个电源轨犹豫不决。 但是,如果这是一个选项,这是一个很好的解决方案!

只需通过 REF 引脚即可增大输出偏置。 如果您可以创建低阻抗基准(考虑缓冲分压器)、则可以将输出参考为2.5V、而输入现在将是以2.5V 为中心的+/-2.1V。

您的传递函数将为：

(1+(49.4k Ω/Rg))*(VIN+- VIN-)+ Vref

因此、只要 Vref 由低阻抗源生成、就不应在您的设计中引入额外的误差。

此致！
Gerasimos

嗨、Aran、

从纯规格的角度来看、INA819 (或者如果引脚排列更适合您和您的布局、则 INA818)将优于 INA823/826。

为了将营销术语"有利于高阻抗传感器"转换为数据表上的内容、我认为他们指的是偏置电流。 INA819具有超 β 输入、可实现更低的输入偏置电流。 它还采用输入偏置电流消除技术来进一步降低偏置电流。 通过将小偏置电流注入 Q1和 Q2的基极(以下)、该器件可以在内部提供运行该器件所需的偏置电流。 但是、由于内部固有失配、该电流可能会过冲或下冲目标值。 这会将偏置电流减小1-2个数量级、但需要权衡流入/流出输入引脚的电流方向不确定。 它具有极低的典型和最大偏置电流。

如果需要进一步降低偏置电流、您可以使用我同事应用简报中的以下电路。

https://www.ti.com/lit/ab/sboa589/sboa589.pdf

这会使偏置电流降低得多、但静态电流会显著增加。 因此、并非一体适用的解决方案。 当使用更高性能、更高偏置电流的器件时、它还可以提供更加显著的优势、因此降低偏置电流会更值得额外增加 IQ。

此致！
Gerasimos