MCP6N11：Microchip儀表放大器應用案例分析（獨家）

MCP6N11 儀表放大器（Instrumentation Amplifier，INA）具有使能/VOS 校準引腳（EN/CAL）和幾個(gè)最小增益選項。它針對單電源操作進(jìn)行了優(yōu)化，支持軌到軌輸入（無(wú)共模交越失真）和輸出性能。兩個(gè)外部電阻可用于設置增益，從而最大程度降低增益誤差和溫度漂移。參考電壓（VREF）可以對輸出電壓（VOUT）電平移位。供電電壓范圍（1.8V 至5.5V）足夠低，可以支持許多便攜式應用。所有器件在-40°C 至+125°C 的溫度范圍內完全滿(mǎn)足電氣規范。這些器件具有5個(gè)最小增益選項（1、2、5、10 或100 V/V）。這使用戶(hù)可以針對不同應用來(lái)優(yōu)化輸入失調電壓和輸入噪聲。

應用：

MCP6N11 儀表放大器（INA）采用Microchip 最先進(jìn)的CMOS 工藝制造。它具有低成本、低功耗和高速等特性，使其成為電池供電應用的理想選擇。

典型情況下的時(shí)序圖：

基本性能標準電路

圖1顯示了這些INA 的標準電路配置。當輸入和輸出處于其規定范圍內時(shí)，輸出電壓約為：圖一為了正常工作，請保持：

• VIP、VIM、VREF 和VFG 介于VIVL 和VIVH 之間

• VIP – VIM （即， VDM）介于VDML 和VDMH 之間

• VOUT 介于VOL 和VOH 之間輸入失調電壓（VOS）通過(guò)電壓VTR 進(jìn)行修正。

每次發(fā)生VOS 校準事件時(shí)，VTR 都會(huì )更新為最佳值（當時(shí)）。這些事件通過(guò)上電（通過(guò)POR 進(jìn)行監視）或通過(guò)將EN/CAL 引腳翻轉為高電平進(jìn)行觸發(fā)。GM3（I3）的電流輸出是恒定的，并且極?。ㄔ谝韵掠懻撝袑⒓俣?）。輸入信號施加到GM1。

圖1 顯示了這些INA 的標準電路配置。當輸入和輸出處于其規定范圍內時(shí)，輸出電壓約為：

圖1

架構
圖2 給出了這些INA 的框圖。

圖2

輸入失調電壓（VOS）通過(guò)電壓VTR 進(jìn)行修正。每次發(fā)生VOS 校準事件時(shí)，VTR 都會(huì )更新為最佳值（當時(shí)）。這些事件通過(guò)上電（通過(guò)POR 進(jìn)行監視）或通過(guò)將EN/CAL 引腳翻轉為高電平進(jìn)行觸發(fā)。GM3（I3）的電流輸出是恒定的，并且極?。ㄔ谝韵掠懻撝袑⒓俣?）。輸入信號施加到GM1。公式4-2 顯示了輸入電壓（VIP和VIM）以及共模和差分電壓（VCM 和VDM）之間的關(guān)系。

應用技巧最小穩定增益

對于不同的最小穩定增益（1、2、5、10 和100 V/V ；請參見(jiàn)表1-1），提供了不同的選項。為了保持穩定，差分增益（GDM）需要大于等于GMIN。挑選器件時(shí)， GMIN 較高的器件具有輸入噪聲電壓密度（eni）較低、輸入失調電壓（VOS）較低和增益帶寬積（Gain Bandwidth Product，GBWP）較高的優(yōu)點(diǎn)；請參見(jiàn)表1。GMIN 較高時(shí)，差分輸入電壓范圍（VDMR）較低；但在GDM ≥ 2 時(shí)，輸出電壓范圍總是會(huì )限制VDMR。

容性負載

驅動(dòng)大容性負載會(huì )使放大器產(chǎn)生穩定性問(wèn)題。當負載電容增大時(shí)，反饋環(huán)路的相位裕度會(huì )減小，閉環(huán)帶寬也會(huì )變窄。這會(huì )使頻率響應產(chǎn)生增益尖峰，并使階躍響應中產(chǎn)生過(guò)沖和振鈴。增益（GDM）較低時(shí)，對容性負載會(huì )更為敏感。使用這些儀表放大器驅動(dòng)大容性負載（例如，> 100 pF）時(shí)，在輸出端上串聯(lián)一個(gè)小電阻（圖4-8 中的RISO），可使輸出負載在較高頻率時(shí)呈阻性，從而改善反饋環(huán)路的相位裕度（穩定性）。然而，其帶寬通常會(huì )低于無(wú)容性負載時(shí)的帶寬。

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MCP6N11：Microchip儀表放大器概述

摘要：MCP6N11 儀表放大器（Instrumentation Amplifier，INA）具有使能/VOS 校準引腳（EN/CAL）和幾個(gè)最小增益選項。它針對單電源操作進(jìn)行了優(yōu)化，支持軌到軌輸入（無(wú)共模交越失真）和輸出性能。本文就MCP6N11一些基本 參數及應用做了詳細介紹。