Introduzione al chip dell'amplificatore per strumentazione
I chip degli amplificatori di strumentazione sono chip amplificatori operazionali specializzati progettati per scenari di acquisizione di piccoli segnali ad alta-precisione-. La loro funzione principale è quella di affrontare l'amplificazione di segnali differenziali deboli che non possono essere adeguatamente elaborati dagli amplificatori operazionali convenzionali, rendendoli dispositivi front-end analogici fondamentali-in campi quali il rilevamento industriale, la misurazione di precisione e l'elettronica medica.
Questi chip in genere adottano un design ottimizzato basato sulla classica architettura a tre amplificatori-operativi-. Il primo stadio integra due amplificatori non invertenti-accoppiati ad alta precisione-che presentano intrinsecamente un'impedenza di ingresso estremamente elevata e possono ridurre significativamente l'effetto di carico sulla sorgente del segnale. Anche se interfacciato con segnali di sensori di livello in millivolt- con capacità di uscita debole, difficilmente causerà l'attenuazione del segnale. Il secondo stadio integra un amplificatore differenziale ad alte-prestazioni in grado di eliminare con precisione le interferenze di modo-comune sulla linea di trasmissione e ottenere un'amplificazione precisa dei segnali differenziali. Grazie alla regolazione laser e alla calibrazione dei resistori interni durante il processo di produzione dei chip, il-rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) degli amplificatori strumentali raggiunge generalmente oltre 80 dB e alcuni-prodotti industriali di fascia alta possono addirittura superare i 120 dB. Anche in siti industriali con forti interferenze elettromagnetiche, possono compensare efficacemente le interferenze della frequenza di alimentazione e il rumore di modo comune RF-sovrapposto su lunghe linee di trasmissione ed estrarre piccoli segnali target efficaci da segnali mescolati con una grande quantità di rumore.
Rispetto alle implementazioni di amplificatori operazionali discreti-che richiedono numerosi resistori esterni abbinati, i chip dell'amplificatore per strumentazione integrata offrono una configurazione del guadagno estremamente semplice. La maggior parte dei modelli consente la regolazione continua del guadagno-da 1x a diverse migliaia di volte-utilizzando un solo resistore esterno. Alcuni modelli sono dotati di resistori di guadagno di precisione-integrati che non richiedono alcun componente esterno; invece, le impostazioni di guadagno standard possono essere selezionate tramite configurazioni dei pin. Ciò semplifica notevolmente la progettazione dei circuiti periferici eliminando completamente i problemi comuni alle soluzioni discrete, come la riduzione del CMRR o l'imprecisione del guadagno causata da uno scarso adattamento dei resistori.
Descrizione del prodotto
INA351A è un chip amplificatore per strumentazione a-guadagno fisso (10x) caratterizzato da un design compatto e un amplificatore di riferimento integrato e configurabile. Costruito utilizzando resistori abbinati di precisione-, questo amplificatore per strumentazione (INA) offre un eccellente rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) e ottiene prestazioni di precisione in un pacchetto piccolo e a basso costo-. Questa caratteristica lo rende un'alternativa ideale alle implementazioni di amplificatori per strumentazione discreti (INA), consentendo prestazioni di sistema migliorate e un ingombro di progettazione ridotto, riducendo al minimo l'impatto sui costi della distinta base (BOM).
L'amplificatore di riferimento integrato configurabile può fungere da buffer per circuiti esterni o come parte di un circuito di calibrazione a circuito chiuso-per ottenere una precisione CC superiore. A seconda dell'applicazione, quando la frequenza del segnale di ingresso INA è leggermente superiore a CC, è possibile configurare un servo-amplificatore a circuito sull'uscita INA per calibrare gli errori CC-come offset e deriva termica-originati dal sensore, completando così il processo di calibrazione a circuito chiuso-.
INA351A offre un rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) minimo di 86 dB, un errore di guadagno massimo di appena lo 0,1% e un consumo massimo di corrente di quiescenza di soli 135 µA a temperatura ambiente. In grado di pilotare direttamente ADC delta-sigma da 10-bit a 14-bit con frequenze di campionamento inferiori a 1 kHz senza la necessità di un driver ADC dedicato, è particolarmente adatto per applicazioni mediche portatili alimentate a batteria, come l'acquisizione di ECG e dispositivi indossabili di monitoraggio sanitario.
Specifiche del chip dell'amplificatore per strumentazione
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Numero di canali |
1 |
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Vs (massimo) (V) |
5.5 |
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Vs (min) (V) |
1.8 |
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Offset ingresso (±) (max) (μV) |
1300 |
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Guadagno di tensione (min) (V/V) |
10 |
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Guadagno di tensione (max) (V/V) |
50 |
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Rumore a 1 kHz (tipico) (nV√Hz) |
36 |
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Caratteristiche |
Costo ottimizzato, basso consumo, dimensioni ridotte |
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CMRR (min) (dB) |
86 |
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Iq (tip.) (mA) |
0.11 |
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Larghezza di banda al guadagno minimo (tipica) (MHz) |
0.1 |
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Guadagno errore (±) (max) (%) |
0.1 |
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Intervallo di temperatura operativa (gradi) |
da -40 a 125 |
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Valutazione |
Catalogare |
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Headroom di oscillazione dell'uscita (all'alimentazione negativa) (tip) (V) |
0.015 |
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Headroom di oscillazione dell'uscita (all'alimentazione positiva) (tip) (V) |
0.015 |
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Headroom di modo comune in ingresso (all'alimentazione negativa) (tip) (V) |
0 |
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Headroom di modo comune in ingresso (all'alimentazione positiva) (tip) (V) |
0 |
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Rumore da 0,1 Hz a 10 Hz (tipico) (μVPP) |
3.2 |
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