音頻差分線路接收器 INA137 和 INA2137：高性能音頻應用的理想之選

在音頻和通用應用領域，差分線路接收器扮演著至關重要的角色。今天，我們就來深入探討一下 INA137 和 INA2137 這兩款高性能音頻差分線路接收器，看看它們究竟有哪些獨特之處，能為我們的設計帶來怎樣的便利。

文件下載：ina2137.pdf

產品概述

INA137 和 INA2137 是由高性能運算放大器和片上精密電阻組成的差分線路接收器，有單通道（INA137）和雙通道（INA2137）兩種版本可供選擇。它們專為高性能音頻應用而設計，具備出色的交流特性，如低失真（1kHz 時為 0.0005%）、高轉換速率（14V/μs），能確保良好的動態響應。此外，寬輸出電壓擺幅和高輸出驅動能力使其適用于各種嚴苛的應用場景。

關鍵特性

高性能音頻指標

• 低失真：在 1kHz 時，總諧波失真加噪聲（THD+Noise）僅為 0.0005%，這意味著在音頻信號處理過程中，能夠最大程度地還原原始音頻信號，減少失真帶來的音質損失。在整個音頻頻率范圍內，THD+Noise 低于 0.001%，在約 10kHz 以下，失真甚至低于常用測試設備的測量極限。這對于追求高音質的音頻系統來說，是非常關鍵的指標。
• 高轉換速率：高達 14V/μs 的轉換速率，使得放大器能夠快速響應輸入信號的變化，保證了音頻信號在高頻段的動態響應能力，避免了信號的失真和延遲，讓聲音更加清晰、自然。
• 快速建立時間：僅需 3μs 即可達到 0.01%的精度，這使得放大器能夠在短時間內穩定輸出信號，減少了信號的過渡過程，提高了音頻系統的響應速度。

寬工作范圍

• 寬電源電壓范圍：支持 ±4V 至 ±18V 的電源電壓范圍，這使得它們能夠適應不同的電源環境，為設計帶來了更大的靈活性。無論是在電池供電的便攜式設備中，還是在需要高功率輸出的專業音頻設備中，都能穩定工作。
• 寬輸出電壓擺幅：能夠提供較大的輸出電壓擺幅，滿足不同負載的需求。在驅動高阻抗負載時，能夠輸出足夠的功率，保證音頻信號的強度和質量。

高精度設計

• 片上精密電阻：片上電阻經過激光微調，能夠實現精確的增益和最佳的共模抑制比。而且，電阻的溫度系數跟蹤特性良好，能夠在不同溫度環境下保持增益精度和共模抑制比的穩定性。內部電阻的比值匹配，但絕對值有 ±25%的誤差，在實際應用中需要根據具體情況進行調整。
• 高共模抑制比（CMRR）：典型值為 90dB，能夠有效抑制共模信號的干擾，提高差分信號的質量。在復雜的電磁環境中，能夠減少外界干擾對音頻信號的影響，保證音頻系統的穩定性和可靠性。

低功耗設計

• 低靜態電流：最大靜態電流僅為 2.9mA，這使得它們在工作過程中消耗的功率較低，適合用于對功耗要求較高的應用場景，如便攜式音頻設備、電池供電系統等。

多種封裝形式

• 單通道版本：INA137 提供 8 引腳 DIP 和 SO - 8 表面貼裝兩種封裝形式，方便不同的 PCB 布局和安裝需求。
• 雙通道版本：INA2137 提供 14 引腳 DIP 和 SO - 14 表面貼裝兩種封裝形式，適用于需要同時處理多個音頻通道的應用場景。

技術規格

電氣特性

在 (V{S}= pm 18V)、(T{A}= +25^{circ}C)、(R_{L}= 2kΩ)、(G = 1/2) 且參考引腳接地的條件下，INA137 和 INA2137 的各項電氣參數表現出色。例如，輸出噪聲電壓在 20Hz 至 20kHz 范圍內為 3.5μVrms，1kHz 時為 26nV/√Hz，這些低噪聲指標有助于提高音頻信號的純凈度。輸入共模電壓范圍為正 3(V+) - 6V 至負 3(V - ) + 3V，差分電壓范圍為 74V，共模抑制比為 90dB，這些參數保證了放大器在不同輸入信號條件下的穩定性和抗干擾能力。

絕對最大額定值

• 電源電壓：V+ 至 V - 之間的最大電壓為 40V，超過這個電壓可能會導致器件損壞。
• 輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為 ±80V，在實際應用中需要注意輸入信號的幅度，避免超出這個范圍。
• 輸出短路：允許輸出短路到地，但每個封裝中只能有一個通道進行短路操作，短路時間為連續。
• 工作溫度范圍：工作溫度范圍為 - 55°C 至 +125°C，存儲溫度范圍為 - 55°C 至 +125°C，結溫最大為 +150°C，這些溫度參數限制了器件的使用環境，在設計時需要考慮散熱和溫度補償等問題。

典型性能曲線

文檔中給出了一系列典型性能曲線，直觀地展示了 INA137 和 INA2137 在不同條件下的性能表現。例如，總諧波失真加噪聲（THD+Noise）與頻率的關系曲線、互調失真（DIM）與輸出幅度的關系曲線等。通過這些曲線，我們可以了解到放大器在不同頻率和輸出幅度下的失真情況，從而根據實際需求選擇合適的工作點。在設計音頻系統時，我們可以根據這些曲線來優化電路參數，以達到最佳的音頻性能。

應用信息

基本配置

INA137 和 INA2137 可以通過調整輸入和反饋電阻來實現不同的增益。當輸入和反饋電阻按照特定方式連接時，可以實現 (G = 1/2)（ - 6dB）或 (G = 2)（ + 6dB）的增益。對于需要 (G = 1)（0dB）的應用，推薦使用 INA134 和 INA2134。在實際應用中，我們需要根據具體的增益需求來選擇合適的電阻值和連接方式。

電源去耦

對于電源噪聲較大或阻抗較高的應用，強烈建議使用去耦電容。將電容靠近器件引腳放置，能夠有效降低電源噪聲對放大器的影響，提高音頻系統的穩定性。在設計 PCB 時，要合理布局去耦電容的位置，確保其能夠發揮最佳的去耦效果。

輸入源阻抗匹配

為了保證良好的共模抑制比，連接到輸入引腳的源阻抗必須近似相等。如果源阻抗存在 5Ω 的不匹配，會使典型器件的共模抑制比下降到約 77dB（RTO）。當源阻抗存在已知的不匹配時，可以在相反輸入引腳串聯一個額外的電阻來保持良好的共模抑制。在實際應用中，我們需要仔細測量和調整輸入源的阻抗，以確保放大器能夠正常工作。

音頻性能優勢

由于其低失真、低噪聲和寬帶寬的特性，INA137 和 INA2137 在高質量音頻應用中表現出色。激光微調的匹配電阻提供了最佳的共模抑制比，與使用運算放大器和分立精密電阻實現的電路相比，具有明顯的優勢。在設計音頻系統時，我們可以充分利用這些優勢，提高音頻信號的質量和抗干擾能力。

失調電壓調整

大多數應用不需要外部失調調整，因為 INA137 和 INA2137 已經經過激光微調，具有較低的失調電壓和漂移。但如果需要進行失調電壓調整，可以使用文檔中提供的可選電路。將信號施加到參考引腳時，源阻抗應小于 10Ω，以保持良好的共模抑制。在實際應用中，我們可以根據具體情況選擇是否進行失調電壓調整，以及如何進行調整。

多種應用場景

除了基本的音頻差分線路接收應用外，INA137 和 INA2137 還可以用于多種其他應用，如精密求和放大器、提升輸出電流、電流接收器、精密電壓參考、精密平均價值放大器等。在 INA105 數據手冊中可以找到更多的應用思路。在設計電路時，我們可以根據具體的應用需求，靈活運用這些功能，實現不同的電路功能。

封裝與訂購信息

INA137 和 INA2137 提供多種封裝形式和訂購選項，以滿足不同用戶的需求。單通道的 INA137 有 8 引腳 DIP（INA137PA）和 SO - 8 表面貼裝（INA137UA）兩種封裝；雙通道的 INA2137 有 14 引腳 DIP（INA2137PA）和 SO - 14 表面貼裝（INA2137UA）兩種封裝。所有產品的工作溫度范圍均為 - 40°C 至 +85°C。在訂購時，需要根據具體的應用需求和 PCB 布局選擇合適的封裝形式。

ESD 防護

這些集成電路對靜電放電（ESD）敏感，因此在處理和安裝時需要采取適當的預防措施。ESD 損壞可能導致器件性能下降甚至完全失效，特別是對于精密集成電路，微小的參數變化都可能導致器件無法滿足規格要求。在實際操作中，我們要注意佩戴防靜電手環、使用防靜電工作臺等，以避免 ESD 對器件造成損壞。

總結

INA137 和 INA2137 是兩款性能卓越的音頻差分線路接收器，具有低失真、高轉換速率、寬工作范圍、高精度等優點。它們適用于各種音頻和通用應用場景，能夠為音頻系統的設計提供可靠的解決方案。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和條件，合理選擇和使用這兩款器件，并注意 ESD 防護和電路的優化設計。你在使用 INA137 和 INA2137 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。