KOKT013 June 2023 INA333 , INA350

2 듀얼 공급 회로

그림 1은 텍사스 인스트루먼트(TI) TLV9064 쿼드 연산 증폭기 회로를 사용한 개별 듀얼 공급 IA의 간소화된 회로도입니다. 이 회로에서는 4개의 증폭기 채널 중 3개(A, B 및 C)가 기존의 3개 연산 증폭기 IA로 연결됩니다. 기준 전압(V_REF)이 접지에 연결됩니다. 네 번째 채널인 D를 사용할 수 없으므로 과도 안정성을 위해 저항을 통해 버퍼-중간 전원(접지)으로 연결됩니다. "R" 레이블이 붙은 모든 저항의 값은 10kΩ이며,R_G는 차동 게인을 설정합니다. 차동 입력 전압은 V_IN+ − V_IN–이며 출력 전압은 V_OUT입니다. 부하 저항(10 kΩ)과 디커플링 커패시터와 같은 일부 부품은 표시되지 않습니다. 패키지 관점에서 모든 회로를 그리면 외부 개별 구성품의 수가 표시됩니다.

그림 1 쿼드 연산 증폭기를 사용하는 개별 듀얼 전압 IA.

방정식 1에서는 이 회로의 전송 기능을 제공합니다.

방정식 1.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [1 + \frac{20 k Ω}{R_{G}}]

설계자는 PCB 면적과 성능이 비용 및 게인 범위에 보조적인 경우 일반적으로 개별 IA를 선택합니다. 이 비교를 위해 TI의 TLV9064IRUCR 연산 증폭기가 넓은 대역폭(10MHz)과 낮은 일반 초기 입력 오프셋 전압(V_OS(일반)= 300 µV)을 가진 레일 투 레일 입력/출력 장치(RRIO)이며 소형 패키지(RUC = X2QFN = 4mm²)로 선택되어 있습니다. RUC/X2QFN 패키지에는 저렴한 RRIO 쿼드 연산 증폭기가 있지만 대역폭과 일반적인 오프셋 전압이 희생됩니다.

개별 IA의 설계 우선 순위에 따라 저렴한 ±1% 허용 오차, ±100ppm/°C 드리프트 저항이 설치되었습니다. 이 저항은 초기 값뿐 아니라 온도에 따라 크게 드리프트가 될 수 있습니다. R_G가 외부이므로 이 구성의 게인은 주로 연산 증폭기의 입력 오프셋 전압으로 제한됩니다.

그림 2는 R_G가 통합된 범용 듀얼 공급 IA인 TI INA350ABS의 간소화된 회로도입니다. V_REF가 접지에 연결됩니다. 이 회로는 IA의 모든 저항을 통합합니다. 차동 입력 전압은 V_IN+ − V_IN–이며 출력 전압은 V_OUT입니다. 부하 저항(10 kΩ)과 디커플링 커패시터와 같은 일부 부품은 표시되지 않습니다. IA의 게인은 핀 1에 연결된 스위치를 기준으로 설정됩니다(개방 = 20V/V, 폐쇄 = 10V/V). 실제 애플리케이션에서는 스위치가 존재하지 않습니다. 장치를 활성화하려면 핀 8(SHDN)을 V+에 연결하거나 플로팅 상태로 둡니다.

그림 2 R_G가 통합된 범용 듀얼 공급 IA

방정식 2에서는 이 회로의 전송 기능을 제공합니다.

방정식 2.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [10 \frac{V}{V} o r 20 \frac{V}{V}]

설계자는 요구 사항에 따라 비용, 성능 및 PCB 영역의 균형이 요구되는 경우 일반적으로 이 IA를 선택합니다. 이 비교에서는 경제성, 성능, 소형 패키지(리드 DSG = WSON = 4mm²), 선택 가능한 게인(10V/V 또는 20V/V), 낮은 일반 입력 오프셋 전압(V_OS(일반) = 200 µV) 때문에 INA350ABSIDSGR IA가 선택되었습니다. 이 구현에는 외부 구성품이 필요하지 않습니다. 더 높은 게인을 필요로 하는 설계의 경우 INA350CDS는 30V/V 또는 50V/V의 게인을 가집니다

그림 3는 외부 R_G가 장착된 TI INA333 정밀 듀얼 공급 IA의 간소화된 회로도입니다. V_REF가 접지에 연결됩니다. 이 회로에서 IA는 R_G를 제외한 모든 저항을 통합합니다. 차동 입력 전압은 V_IN+ − V_IN–이며 출력 전압은 V_OUT입니다. 부하 저항(10 kΩ)과 디커플링 커패시터와 같은 일부 부품은 표시되지 않습니다.

그림 3 외부 R_G가 있는 정밀 듀얼 공급 IA

방정식 3에서는 이 회로의 전송 기능을 제공합니다.

방정식 3.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [1 + \frac{100 k Ω}{R_{G}}]

설계자들은 성능이 최우선 순위에 있을 때 보통 정밀 IA를 사용합니다. 이 비교에서 INA333AIDRGR 정밀 IA는 저전압(5V)이고, 탁월한 정밀도(G = 1 V/V, V_OS(일반) = 35 µV)이며 소형 패키지(DRG = WSON = 9mm²)를 가지고 있기 때문에 선택되었습니다. 온도에 따른 성능은 외부 R_G 선택에 따라 달라집니다. 따라서 기본 설계 우선 순위인 성능에 일관성을 유지하기 위해 10V/V(±0.05%, ±10ppm/°C)의 게인에 정밀 R_G를 사용했습니다. 정밀 연산 증폭기가 통합되어 있어 이 구현 방법은 탁월한 게인 범위(1V/V ~ 1,000 V/V)를 제공합니다. 하지만 통합 정밀 연산 증폭기와 필요한 정밀 R_G를 고려할 때 전체 비용이 다른 두 솔루션보다 더 많습니다.