儀表放大器MCP6N11應用案例分析

　　MCP6N11 儀表放大器（INA）采用Microchip 最先進的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，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）通過電壓VTR 進行修正。

　　每次發生VOS 校準事件時，VTR 都會更新為最佳值（當時）。這些事件通過上電（通過POR 進行監視）或通過將EN/CAL 引腳翻轉為高電平進行觸發。GM3（I3）的電流輸出是恒定的，并且極小（在以下討論中將假定為0）。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，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）通過電壓VTR 進行修正。每次發生VOS 校準事件時，VTR 都會更新為最佳值（當時）。這些事件通過上電（通過POR 進行監視）或通過將EN/CAL 引腳翻轉為高電平進行觸發。GM3（I3）的電流輸出是恒定的，并且極小（在以下討論中將假定為0）。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， 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）較高的優點；請參見表1。GMIN 較高時，差分輸入電壓范圍（VDMR）較低；但在GDM ≥ 2 時，輸出電壓范圍總是會限制VDMR。

　　容性負載

　　驅動大容性負載會使放大器產生穩定性問題。當負載電容增大時，反饋環路的相位裕度會減小，閉環帶寬也會變窄。這會使頻率響應產生增益尖峰，并使階躍響應中產生過沖和振鈴。增益（GDM）較低時，對容性負載會更為敏感。使用這些儀表放大器驅動大容性負載（例如，》 100 pF）時，在輸出端上串聯一個小電阻（圖4-8 中的RISO），可使輸出負載在較高頻率時呈阻性，從而改善反饋環路的相位裕度（穩定性）。然而，其帶寬通常會低于無容性負載時的帶寬。