Операционные и инструментальные усилители из производственной линии Burr-brown
В задачах реализации сложных функций обработки сигнала операционные усилители не выдержали конкуренции с цифровыми устройствами (ЦПОС, микроконтроллеры, программируемая логика, специализированные микросхемы). Но задачи подготовки исходного аналогового сигнала для АЦП и сопряжение цифровых систем остаются актуальными, а значит — разработчики не могут обойтись без операционных усилителей.
Операционные и инструментальные усилители Texas Instruments из производственной линии Burr-Brown еще с момента выпуска первого в мире твердотельного операционного усилителя Burr-Brown в 1962 году остаются одним из эталонов подобной продукции благодаря своим уникальным характеристикам.
В статье приводится обзор операционных и инструментальных усилителей Texas Instruments из производственной линии Burr-Brown с выделением особенностей и примеров применения новинок. Даны подробные технические характеристики, структурные схемы и схемы включения.
2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Инструментальный усилитель (ИУ) — усилительный блок с постоянным или регулируемым усилением, который характеризуется высоким входным сопротивлением и замкнутой обратной связью для усиления слабых сигналов при наличии синфазных составляющих и шумов. В состав номенклатуры ИУ Texas Instruments из производственной линии Burr-Brown входит множество ИУ, в т.ч. с од-
нополярным питанием, экономичные, высокобыстродействующие и малошумящие. ИУ выполняются по двум топологиям: традиционная с тремя усилителями и оптимизированная по стоимости с двумя операционными усилителями (см. рисунок 6).
При выборе инструментального усилителя руководствуются необходимым напряжением питания (низковольтное, однополяр-ное, полный размах напряжения на входе/выходе), коэффициентом передачи (в приложениях с большим усилением необходимо дополнительно рассмотреть пути уменьшения шумов, вызванных дрейфом, смещением входного
тока и напряжения), диапазоном синфазного сигнала (напряжение на входе, при котором сохраняется линейность усиления разницы входных сигналов), входным током смещения (важно во многих приложениях, особенно, в устройствах контроля слабых токов или когда источник сигнала обладает большим внутренним сопротивлением), напряжением смещения и дрейфом (играет существенную роль в приложениях с большим усилением). Также необходимо определится с топологией построения обратной связи: по току или по напряжению (обратная связь по току обеспечивает более широкий частотный диа-
пазон). В таблице 3 представлена краткая информация по выпускаемым в настоящее время ИУ, а также их классификация по типам.
Среди прочих ИУ из производственной линии Burr-Brown можно выделить INA326, который обладает особенностями, несвойственными традиционным ИУ. Благодаря уникальной схемотехнике (см. рисунок 7) данный ИУ обладает действительным, полностью насыщаемым входом. Он позволяет линейно обрабатывать входные сигналы, которые на 20 мВ ниже отрицательного питания и на 100 мВ выше положительного питания. В обычных ИУ достижение такого динамического диапазона невозможно.
В большинстве ИУ способность подавления синфазных сигналов достигается за счет сочетания входного усилителя и точно согласованных соотношений резисторов. INA326 преобразовывает входное напряжение в ток, позволяя входным усилителям точно согласовать и удалить входное синфазное напряжение, а также исключить влияние варьирования напряжения питания, не прибегая к использованию резисторов.
Отличительные особенности INA326:
• Малое напряжение смещения: 100 мкВ (макс.)
• Малый дрейф напряжения смещения: 0.4 мкВ/°С (макс.)
• Превосходная долговременная стабильность
• Малый уровень шума
• Полный размах напряжений по уровням питания на входе и выходе
• Диапазон входного синфазного сигнала:
— 20 мВ ниже отрицательного питания
— 100 мВ выше положительного питания
• Размах выходного напряжения: 10 мВ относительно линий питания
• Диапазон напряжения питания: +2,7...+5,5 В
• Малая стоимость
• Версия для расширенного темп. диапазона (-40...125°С) -INA327
• Корпуса: MSOP-8, MSOP-10
Области применения:
• Низкоуровневые усилители-преобразователи мостовых схем, термопар и др.
• Контроль показаний датчиков с широким динамическим диапазоном
• Испытательные системы с высокой разрешающей способностью
• Многоканальные системы сбора данных
• Медицинские измерительные приборы
Сочетание таких характеристик, как подавление синфазного сигнала 100 дБ, максимальная погрешность усиления 0,2% и малое напряжение смещения во всем температурном диапазоне делает INA326 идеальным кандидатом для применения в промышленных измерительных схемах. Полный размах выходного напряжения позволяет подключить INA326 к однополярному АЦП, без существенного ограничения динамического диапазона, как, например, в
схеме на рисунке 8, где INA326 выступает в качестве усилителя-преобразователя резистивной мостовой схемы и одновременно согласовывает уровни с однопо-лярным АЦП.
|
