INA共模范圍難題探討

在 INA 所有的性能特性中，最令人費(fèi)解的特性就是共模范圍要求。那么，設(shè)計(jì)人員該如何計(jì)算儀表放大器的共模范圍呢?下面來看一下 INA 的輸入/增益過載條件。

　　當(dāng)談及儀表放大器的共模范圍時(shí)，輸入/增益過載條件會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。要知道當(dāng)輸入信號超過 INA 的輸入范圍時(shí)輸入/增益過載并非是必備的條件。圖 1 中的 INA 有三個(gè)基本的節(jié)點(diǎn)，這三個(gè)節(jié)點(diǎn)會引起輸入/增益過載問題。需要引起注意的臨界電壓電平位于儀表放大器(VIN+ 和 VIN-) 輸入引腳、A1 和 A2 (VO-A1 與 VO-A2) 輸出電平以及 A3 (VOUT) 輸出擺幅。工作時(shí)謹(jǐn)記這三個(gè)概念您就會發(fā)現(xiàn)進(jìn)入 INA 的輸入信號會產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的輸出信號，但不會超出器件正常的輸出范圍。

　　圖 1 三運(yùn)放儀表放大器

　　需要注意的第一個(gè)條件是施加到儀表放大器的輸入電壓(VIN+ 與 VIN)(請參見圖 1)。該電壓等于共模輸入電壓加上或減去差動輸入信號。A1 和 A2 的輸入級會限制這兩個(gè)輸入電壓的范圍。最大和最小輸入電壓極限值因器件不同而不同，因此需要查詢產(chǎn)品說明書以獲得最準(zhǔn)確的信息并注意您的電源電壓。

　　第二、VIN+ 和 VIN- 輸入電壓和 A1 及 A2 增益的組合會導(dǎo)致內(nèi)部輸出電壓上升或下降。請注意，A1 和 A2 級不具有輸入共模電壓 (VCM)。如果 A1 和/或 A2 的輸出電壓 (VO-A1 和/或 VO-A2) 超出了內(nèi)部輸出擺幅限制，就會出現(xiàn)輸入/增益過載條件。我們可以直接對該條件進(jìn)行測量，但您需要知道 VO-A1 和 VO-A2 的極限值，然后計(jì)算您是否在安全范圍(請參見圖 1 公式)。

　　INA 輸入端上的范圍內(nèi)電壓可驅(qū)動一個(gè)或兩個(gè) A1 和 A2 至其正(或負(fù))輸出擺幅極限就是該輸入/增益過載條件一個(gè)例子。在該條件下，A3 將測量到一個(gè)錯(cuò)誤的差動電壓。該錯(cuò)誤電壓加上參考至 INA 的電壓是不正確的，且很可能位于 A3 的輸出范圍。 就輸入/增益過過載條件而言，第三也是最后一個(gè)要注意的地方就是儀表放大器的輸出 (VOUT)。A3 輸出限制與所有放大器相似。例如，在單電源環(huán)境中，輸出擺幅將永遠(yuǎn)也無法跨躍至電壓軌。請參見器件的產(chǎn)品說明書了解與這些極限有關(guān)的信息。

　　如果您忽略內(nèi)部 A1 和 A2 輸出級的細(xì)微差別，那么三運(yùn)放 INA 的共模行為可能會讓您大吃一驚。所有放大器的輸出電壓都與整個(gè)INA線性共模輸入范圍相關(guān)DD輸入和輸出。大部分產(chǎn)品說明書都提供了輸入/增益過載條件影響的圖示。現(xiàn)在您可以使用本文的知識來理解并使用這些圖片來發(fā)揮您的優(yōu)勢了。