探索TI INA166：低噪聲、低失真儀表放大器的卓越性能

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對于低噪聲、低失真的追求從未停止。德州儀器（TI）的INA166儀表放大器就是這樣一款滿足眾多嚴(yán)苛需求的產(chǎn)品。下面，我們就來深入了解一下INA166的特性、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：ina166.pdf

特性亮點(diǎn)

低噪聲與低失真

INA166在1kHz時(shí)具有1.3nV/√Hz的低電壓噪聲，能夠?yàn)?00Ω源阻抗提供接近理論值的噪聲性能。同時(shí)，其總諧波失真加噪聲（THD+N）在1kHz時(shí)僅為0.09%，獨(dú)特的失真消除電路即使在高增益情況下也能將失真降至極低水平。

寬帶寬與寬電源范圍

它擁有450kHz的寬帶寬，能在較寬的增益范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)出色的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。電源范圍為±4.5V至±18V，可適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境。

高共模抑制比（CMR）

CMR大于100dB，能夠有效抑制共模信號(hào)，提高對差模信號(hào)的放大精度。

增益設(shè)置靈活

增益內(nèi)部設(shè)置為G = 2000，但也可以通過在引腳3和引腳12之間連接增益設(shè)置電阻RG來增加增益，計(jì)算公式為(G = 2000 + frac{6000}{R_G})。

小巧封裝

采用SO - 14表面貼裝封裝，節(jié)省空間，適用于對尺寸有要求的應(yīng)用場景。

應(yīng)用場景

INA166適用于多種低電平信號(hào)放大場景，如動(dòng)圈式傳感器放大器、差分接收器、橋式傳感器放大器、麥克風(fēng)和水聽器前置放大器等。在工業(yè)、儀器儀表和醫(yī)療等領(lǐng)域，其低噪聲和寬帶寬特性也能發(fā)揮重要作用。

規(guī)格參數(shù)

在(V_S = ±5V)、(T_A = +25°C)、(R_L = 2kΩ)連接到地、(G = 2000)的條件下，INA166的各項(xiàng)參數(shù)表現(xiàn)如下：

• 增益相關(guān)：增益誤差為±0.3%至±1%，非線性度和增益溫度漂移系數(shù)分別為±0.005%和±10ppm/°C。
• 輸入噪聲：在不同頻率下，電壓噪聲有所不同，1kHz時(shí)為1.3nV/√Hz，100Hz時(shí)為1.6nV/√Hz，10Hz時(shí)為2nV/√Hz；電流噪聲在1kHz時(shí)為0.8pA/√Hz。
• 輸入失調(diào)電壓：輸入失調(diào)電壓在(V{CM} = V{OUT} = 0V)時(shí)為±50μV至±250μV，與溫度和電源的關(guān)系分別為±2.5μV/°C和±1μV/V 至±3μV/V。
• 輸入電壓范圍：共模電壓范圍為((V+) - 4V)至((V+) - 3V)和((V -) + 4V)至((V -) + 3V)。
• 動(dòng)態(tài)響應(yīng)：小信號(hào)帶寬為450kHz，壓擺率為15V/μs，0.1%的建立時(shí)間為2.5μs，過載恢復(fù)時(shí)間在50%過載5V階躍時(shí)為3.5μs至1μs。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電源旁路

電源引腳附近應(yīng)使用0.1μF鉭電容進(jìn)行旁路，以減少電源噪聲對放大器的影響。

輸出連接

輸出Sense（引腳8）和輸出Reference（引腳10）應(yīng)采用低阻抗連接，串聯(lián)電阻大于5Ω會(huì)降低INA166的共模抑制比。

增益調(diào)整

雖然內(nèi)部設(shè)置增益為2000，但可通過連接RG來增加增益。不過需要注意，公式中60000項(xiàng)的精度約為±20%，RG的穩(wěn)定性和溫度漂移會(huì)影響整體增益精度。

噪聲性能

對于源阻抗小于10kΩ的情況，INA166能提供出色的噪聲性能；但當(dāng)源阻抗大于10kΩ時(shí)，可能需要考慮其他儀表放大器。

輸入穩(wěn)定性

極低的源阻抗（小于10Ω）可能導(dǎo)致INA166振蕩?？墒褂糜尚‰姼泻碗娮杞M成的輸入網(wǎng)絡(luò)（如圖2所示）來降低振蕩傾向。

失調(diào)電壓調(diào)整

通過向引腳10施加可變電壓（如圖3所示），可以調(diào)整輸出失調(diào)電壓。使用運(yùn)算放大器作為緩沖器，以確保引腳10具有低阻抗，保證良好的共模抑制。

輸出感測

輸出感測端子可提高驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)的增益精度。在反饋回路中連接緩沖放大器（如圖4所示），可以增加電流驅(qū)動(dòng)能力。

注意事項(xiàng)

ESD防護(hù)

該集成電路容易受到靜電放電（ESD）的損壞，因此在處理和安裝時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。

絕對最大額定值

要注意電源電壓、信號(hào)輸入端子電壓和電流、輸出短路、工作溫度、存儲(chǔ)溫度、結(jié)溫以及焊接溫度等絕對最大額定值，超過這些值可能會(huì)導(dǎo)致器件永久性損壞。

INA166以其出色的性能和靈活的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為電子工程師在低噪聲、低失真放大應(yīng)用中提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理運(yùn)用其特性，并注意各項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。大家在使用INA166的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。