精密仪用放大器INA114

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精品文档-传感器原理及应用(郭爱芳)-第12章

第12章智能传感器图12.2 DTP型智能式压力传感器的结构
第12章智能传感器
12.2.1 基本传感器 1. 传感器的主要技术要求 (1) 具有将被测量转换为后续电路可用信号的功能； (2) 转换范围与被测量实际变化范围一致，转换精度符
合在整个系统的总精度要求下而分配给传感器的精度指标(一般应优于系统精度的十倍左右)，转换速度应符合整机要求；
分析与处理功能，可完成非线性、温度、噪声、响应时间以及零点漂移等误差的自动修正或补偿，提高测量准确度；
(2) 自校准、自诊断功能：实时进行系统的自检和故障诊断，在接通电源时进行开机自检，在工作中进行运行自检，自动校准工作状态，自行诊断故障部位，提高工作可靠性；
(3) 自适应、自调整功能：根据待测量的数值大小和工作条件的变化情况，自动调整检测量程、测量方式、供电情况、与上位机的数据传送速率等，提高检测适应性；
(4) 电源引起的失调：电源电压变化1%所引起放大器的漂移电压值。一般数据采集系统的前置放大器常用稳压电源供电，该指标是设计稳压电源的主要依据。
第12章智能传感器
1. 仪用放大器仪用放大器常采用三运放对称结构且具有较高的输入阻抗和共模抑制比的单片集成放大器，只需外接一个电阻即可设定增益，如美国BB(Burr Brown)公司生产的INA114, 美国 AD(Analog Devies)公司生产的AD521、AD524、AD8221等。 INA114是一种通用的仪用放大器，尺寸小、精度高、价格低廉，可用于电桥、热电偶、数据采集以及医疗仪器等，其内部电路如图12.3所示。
(3) 满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电(或耗电少)等；

智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题知识分享

智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题1 序言仪表放大器（IA）由于其本身所具有的低漂移、低功耗、高共模抑制比、宽电源供电范围及小体积等一系列优点，在数据采集系统、电桥、热电偶及温度传感器的放大电路中得到了广泛的应用，它既能对单端信号又能对差分信号进行放大。

在数据采集系统中，一般需要实现对多路信号进行数据采集，这主要是通过多路开关来实现对多路信号的切换。

实际应用中，针对不同的测量对象可以分别选择单端信号或差分信号的输入方式来实现对信号的获取，一般市场上所有的多路信号采集系统基本上都具备这种功能。

差分仪表放大器具有对差分信号进行放大，对共模信号加以抑制的功能，但是并非所有差分信号输出的场合可以直接使用仪表放大器作为前置信号放大级，具体来说必须考虑到共模信号的大小、差分信号的大小、放大倍数的选择、输入信号的频率范围等因素，同时针对输入信号的具体情况可以选择单端信号输入方式或者差分信号输入方式。

下面对仪表放大器在实际应用中所涉及到的这些问题分别加以阐述。

2 仪表放大器的结构仪表放大器一般是由三个放大器和经过激光调阻修正的电阻网络构成，如图1所示。

在传统的三片运放方式的基础上做一些改进，内部阻值的校准保证用户只需要外接一个电阻即可实现由1到上万倍的增益精确设定，减少了由于增益相关误差带来的数据采集误差，同时这种结构保证其具有高输入阻抗和低输出阻抗，且每一路输入都有输入保护电路以避免损坏器件。

由于采用激光调阻，使其具有低失调电压、高共模抑制比和低温漂。

图1 仪表放大器的结构原理框图图1所示为BB（Burr Brown）公司的INA114、INA118等仪表放大器的结构原理框图及引脚。

在实际应用时，正负电源引脚处应接滤波电容C，以消除电源带来的干扰。

5脚为输出参考端，一般接地。

实际应用中即使5脚对地之间存在很小的电阻值，也将对器件的共模抑制比产生很大的影响，如5欧姆的阻值将导致共模抑制比衰减到80dB。

基于单片机的电子秤设计课程设计

百度文库- 好好学习，天天向上传感课程设计报告基于单片机的电子秤设计目录目录 (1)摘要 (1)关键字：电子秤、应变片、A/D转换器，显示电路 (1)一、系统整体描述 (1)二、系统模块设计 (2)电阻应变式传感器的组成以及原理 (2)直流差动电桥检测电路 (3)放大电路 (5)A/D转换 (7)单片机系统 (7)三、数据处理及程序的设计 (9)数据处理及程序的设计 (9)参数整定 (10)测量数据及误差分析 (10)曲线拟合及参数整定 (10)显示子程序的设计 (13)总结 (13)参考文献 (14)附录1程序 (15)摘要本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用C语言进行软件设计，硬件则以半桥传感器为主,测量0～500g电子秤，随时可改变上限阈值，本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用差动半桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。

其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。

电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种。

芯片HX711-BF的A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。

关键字：电子秤、应变片、A/D转换器，显示电路一、系统整体描述系统由敏感元件、电桥测量电路、放大电路、模数转换电路、单片机最小系统、显示电路构成。

敏感元件产生物理量变化，由测量电路将信号转换为电信号，并放大输出。

通过模数转换后将信号输入单片机中，经过处理后由显示电路显示。

二、系统模块设计电阻应变式传感器的组成以及原理电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。

由电阻应变片和测量线路两部分组成。

常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。

测控系统原理与设计21_输入

图中五个部件的噪声可以视做采集电路内部五个不相关的噪声源，它们本身的等效输入噪声分别为：、 VIN 3 0 V 9 V VIN 1 0.085V 、VIN 1 0.085VVIN 2 、 (可忽略不计)
VIN 4 7 V VIN 5 177 V
五个部件的放大倍数分别为：
●数字可编程控制增益：PGA202的增益倍数为 1，10，100，1000；PGA203的增益倍数为1，2，4， 8
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●增益误差：G<1000 0.05％～0.15％， G=1000 0.08％～0.1％； ●非线性失真：G=1000 0.02％～0.06％。 ●快速建立时间：2μs。 ●快速压摆率：20V/μs ●共模抑制比：80～94dB。 ●频率响应：G<1000 1MHz；G=1000 250kHz。 ●电源供电范围：±6～±18V。
在测控系统中，一台微机往往要同时测量几个被测量，因而测控系统的输入通道常常是多路的。按照各路输入通道是共用一个采集通道还是每个通道各用一个，输入通道可分为集中采集式和分散采集式。
一、输入通道的分类
集中采集式之分时采集结构：
传感器传感器调理电路调理电路模拟多路切换开关采集电路
的传感器。
对传感器的主要技术要求
• 具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相一致。 • 符合整机对传感器精度（通常为系统精度的十倍）和速度的要求； • 满足被测介质和使用环境的要求（如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等）； • 满足可靠性和可维护性的要求。
传感器传感器
调理电路调理电路

电子秤的设计报告

电子秤的设计报告学号：1605111班级：测控111姓名：绪论手提电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。

是家庭购物使用的首选。

其电路构成主要有测量电路，差动放大电路，A/D转换，显示电路。

其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。

电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。

而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D 转换器对输入信号电平的要求。

A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。

一、课题任务与要求1.设计题目：便携式电子秤的设计报告2.任务与要求：1）设计一个LED数码显示的便携式电子称。

2）采用电阻应变式传感器。

3）称重范围0~1.999KG。

二、系统概述1.方案比较：1）设计方案一①.系统框图：②. 系统设计思路、工作原理压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。

经过高精度差动放大器放大后。

输入给模数转换器，转化为数字信号，由该数字信号控制编码器的编码，从而控制数码管显示。

③该设计的优劣：a.优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。

在整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能够迅速找到出现问题的模块。

比较容易制作。

b.缺点：使用的芯片较多，信号的噪声较大，且数码管与编码器的电路比较繁杂，在实际焊接中容易出现问题。

2）设计方案二①.系统框图：②. 系统设计思路、工作原理：压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。

经过高精度差动放大器放大后。

输入给模数转换器，从而控制数码管显示。

③该设计的优劣：a.优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。

在整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能够迅速找到出现问题的模块。

INA114及CLASS-D放大器在石油测井仪器中的应用

度。
关键词：器放大器；仪ＩＮＡＩ４ＣＡＳ－Ｄ；算放大器；１；ＬＳ运共模干扰；声；噪测井仪器；精度
引言
石油测井仪器在石油工业中起着很关键的作用，由它测得的测井曲线能够很好反映真实地层，有效的指导石油勘探开发开采的进行。中，其测井仪器的精度决定了测井曲线反映真实地层的接近程度。但就我们目前使用的测井仪器来看，度并不能达精到生产的要求。电阻率类测井仪器为例，以在地层电阻率值的高端，器的线性比较容易满足精度要求仪而在地层电阻率的低端，器的线性往往难以满仪足较高的要求。究其原因，主要有两方面：是测量一
通过以上分析可以看出，成这种测量电路精造度下降的主要原因是４个电阻之间无法做到很好的匹配。为了抑制这种不平衡所造成的对原始信号放
我们将以ＳＴ一１电位梯度下井仪测量电路的Ｄ改进为例，绍Ｉ介ＮＡＩ４型放大器优化测量电路的１方法。由于该仪器是同时并测电位、度四路信号，梯测量电路的前置放大级不能采用一端接地，一端反馈放大的方式，只能采用如图１所示的双端差动输入的放大方式。。
维普资讯
２０
内蒙古石油４ｒＬ－－
２０年第９０８期

ina141_精密低功耗G = 10, 100 仪用放大器

®INA1412SPECIFICATIONSAt T A = +25°C, V S = ±15V, and R L = 10k Ω, unless otherwise noted.The information provided herein is believed to be reliable; however, BURR-BROWN assumes no responsibility for inaccuracies or omissions. BURR-BROWN assumes no responsibility for the use of this information, and all use of such information shall be entirely at the user’s own risk. Prices and specifications are subject to change without notice. No patent rights or licenses to any of the circuits described herein are implied or granted to any third party. BURR-BROWN does not authorize or warrant any BURR-BROWN product for use in life support devices and/or systems.T Specification same as INA141P, U.NOTE: (1) Input common-mode range varies with output voltage—see typical curves. (2) Guaranteed by wafer test.®INA1413J V –IN V +IN V–J V+V O Ref12348765Top ViewPIN CONFIGURATION8-Pin DIP and SO-8Supply Voltage ..................................................................................±18V Analog Input Voltage Range .............................................................±40V Output Short-Circuit (to ground)..............................................Continuous Operating Temperature .................................................–40°C to +125°C Storage Temperature.....................................................–40°C to +125°C Junction Temperature....................................................................+150°C Lead Temperature (soldering, 10s)...............................................+300°CABSOLUTE MAXIMUM RATINGSThis integrated circuit can be damaged by ESD. Burr-Brown recommends that all integrated circuits be handled with ap-propriate precautions. Failure to observe proper handling and installation procedures can cause damage.ESD damage can range from subtle performance degradation to complete device failure. Precision integrated circuits may be more susceptible to damage because very small parametric changes could cause the device not to meet its published specifications.ORDERING INFORMATIONPACKAGE DRAWING TEMPERATUREPRODUCT PACKAGE NUMBER (1)RANGE INA141PA 8-Pin Plastic DIP 006–40°C to +85°C INA141P 8-Pin Plastic DIP 006–40°C to +85°C INA141UA SO-8 Surface-Mount 182–40°C to +85°C INA141USO-8 Surface-Mount182–40°C to +85°CNOTE: (1) For detailed drawing and dimension table, please see end of data sheet, or Appendix C of Burr-Brown IC Data Book.®INA1414TYPICAL PERFORMANCE CURVESAt T A = +25°C and V S = ±15V, unless otherwise noted.GAIN vs FREQUENCY6050403020100–10–20G a i n (d B )Frequency (Hz)1k10k100k 1M10MPOSITIVE POWER SUPPLY REJECTIONvs FREQUENCYFrequency (Hz)P o w e r S u p p l y R e j e c t i o n (d B )140120100806040200101001k10k100k1MINPUT COMMON-MODE RANGE vs OUTPUT VOLTAGE, V S = ±5, ±2.5VOutput Voltage (V)C o m m o n -M o d e V o l t a g e (V )–5543210–1–2–3–4–5–4–3–2–112345COMMON-MODE REJECTION vs FREQUENCY Frequency (Hz)C o m m o n -M o d e R e j e c t i o n (d B )1010010k 1M1k 140120100806040200100k NEGATIVE POWER SUPPLY REJECTIONvs FREQUENCYFrequency (Hz)P o w e r S u p p l y R e j e c t i o n (d B )140120100806040200101001k10k100k1MINPUT COMMON-MODE RANGE vs OUTPUT VOLTAGE, V= ±15VOutput Voltage (V)C o m m o n -M o d e V o l t a g e (V )–15–100515–5151050–5–10–1510®INA1415INPUT OFFSET VOLTAGE WARM-UP1086420–2–4–6–8–10100200300400500Time (µs)I n p u t O f f s e t V o l t a g e C h a n g e (µV )TYPICAL PERFORMANCE CURVES (CONT)At T A = +25°C and V S = ±15V, unless otherwise noted.OUTPUT VOLTAGE SWING vs OUTPUT CURRENT(V+)(V+)–0.4(V+)–0.8(V+)–1.2(V+)+1.2(V–)+0.8(V–)+0.4V–1234Output Current (mA)O u t p u t V o l t a g e (V )INPUT- REFERRED NOISE vs FREQUENCYFrequency (Hz)I n p u t -R e f e r r e d V o l t a g e N o i s e (n V /√ H z )1101k1001k 10010110k1001010.1I n p u t B i a s C u r r e n t N o i s e (p A /√ H z )INPUT OVER-VOLTAGE V/I CHARACTERISTICS543210–1–2–3–4–5I n p u t C u r r e n t (m A )Input Voltage (V)–50–40–30–20–1010203040050QUIESCENT CURRENT and SLEW RATEvs TEMPERATURETemperature (°C)Q u i e s c e n t C u r r e n t (µA)0.90.850.80.750.70.65654321–75–50–25255075100125S l e w R a t e (V /µs )INPUT BIAS CURRENT vs TEMPERATURE21–1–2–75–50–25255075100125Temperature (°C)I n p u t B i a s C u r r e n t (n A )®INA1416TYPICAL PERFORMANCE CURVES (CONT)At T A = +25°C and V S = ±15V, unless otherwise noted.OUTPUT VOLTAGE SWING vs POWER SUPPLY VOLTAGE5101520Power Supply Voltage (V)O u t p u t V o l t a g e S w i n g (V )SHORT-CIRCUIT OUTPUT CURRENTvs TEMPERATURE181614121086420–75–50–25255075100125Temperature (°C)S h o r t-C i r c u i t C u r r e n t (m A )–I SC+I SCMAXIMUM OUTPUT VOLTAGE vs FREQUENCYFrequency (Hz)P e a k -t o -P e a k O u t p u t V o l t a g e (V pp )3025201510501k10k100k1MTOTAL HARMONIC DISTORTION + NOISEvs FREQUENCYFrequency (Hz)T H D +N (%)1001k10k10.10.010.001100k®INA1417TYPICAL PERFORMANCE CURVES (CONT)At T A = +25°C and V S = ±15V, unless otherwise noted.G = 10G = 100G = 10G = 1005µs/div5µs/div LARGE-SIGNAL STEP RESPONSESMALL-SIGNAL STEP RESPONSE VOLTAGE NOISE 0.1 to 10Hz INPUT-REFERRED, G = 1001s/div0.1µV/div20mV/div 5V/div®INA1418APPLICATION INFORMATIONFigure 1 shows the basic connections required for operation of the INA141. Applications with noisy or high impedance power supplies may require decoupling capacitors close to the device pins as shown.The output is referred to the output reference (Ref) terminal which is normally grounded. This must be a low-impedance connection to assure good common-mode rejection. A resis-tance of 8Ω in series with the Ref pin will cause a typical device to degrade to approximately 80dB CMR (G = 1).SETTING THE GAINGain is selected with a jumper connection as shown in Figure 1. G = 10V/V with no jumper installed. With a jumper installed, G = 100V/V. To preserve good gain accuracy, this jumper must have low series resistance. A resistance of 0.5Ω in series with the jumper will decrease the gain by 0.1%.Internal resistor ratios are laser trimmed to assure excellent gain accuracy. Actual resistor values can vary by approxi-mately ±25% from the nominal values shown.Gains between 10 and 100 can be achieved by connecting an external resistor to the jumper pins. This is not recom-mended, however, because the ±25% variation of internal resistor values makes the required external resistor value uncertain. A companion model, INA128, features accurately trimmed internal resistors so that gains from 1 to 10,000 can be set with an external resistor.DYNAMIC PERFORMANCEThe typical performance curve “Gain vs Frequency” shows that, despite its low quiescent current, the INA141 achieves wide bandwidth, even at G = 100. This is due to the current-feedback topology of the INA141. Settling time also re-mains excellent at G = 100.NOISE PERFORMANCEThe INA141 provides very low noise in most applications.Low frequency noise is approximately 0.2µVp-p measured from 0.1 to 10Hz (G = 100). This provides dramatically improved noise when compared to state-of-the-art chopper-stabilized amplifiers.FIGURE 1. Basic Connections.®INA1419FIGURE 3. Providing an Input Common-Mode Current Path.OFFSET TRIMMINGThe INA141 is laser trimmed for low offset voltage and offset voltage drift. Most applications require no external offset adjustment. Figure 2 shows an optional circuit for trimming the output offset voltage. The voltage applied to Ref terminal is summed with the output. The op amp buffer provides low impedance at the Ref terminal to preserve good common-mode rejection.FIGURE 2. Optional Trimming of Output Offset Voltage.INPUT BIAS CURRENT RETURN PATHThe input impedance of the INA141 is extremely high—approximately 1010Ω. However, a path must be provided for the input bias current of both inputs. This input bias current is approximately ±2nA. High input impedance means that this input bias current changes very little with varying input voltage.Input circuitry must provide a path for this input bias current for proper operation. Figure 3 shows various provisions for an input bias current path. Without a bias current path, the inputs will float to a potential which exceeds the common-mode range of the INA141 and the input amplifiers will saturate.If the differential source resistance is low, the bias current return path can be connected to one input (see the thermo-couple example in Figure 3). With higher source impedance,using two equal resistors provides a balanced input with possible advantages of lower input offset voltage due to bias current and better high-frequency common-mode rejection.INPUT COMMON-MODE RANGEThe linear input voltage range of the input circuitry of the INA141 is from approximately 1.4V below the positive supply voltage to 1.7V above the negative supply. As a differential input voltage causes the output voltage to in-crease, however, the linear input range will be limited by the output voltage swing of amplifiers A 1 and A 2. So the linear common-mode input range is related to the output voltage of the complete amplifier. This behavior also depends on sup-ply voltage—see performance curves “Input Common-Mode Range vs Output Voltage”.Input overload can produce an output voltage that appears normal. For example, if an input overload condition drives both input amplifiers to their positive output swing limit, the difference voltage measured by the output amplifier will be near zero. The output of the INA141 will be near 0V even though both inputs are overloaded.LOW VOLTAGE OPERATIONThe INA141 can be operated on power supplies as low as ±2.25V. Performance remains excellent with power supplies ranging from ±2.25V to ±18V. Most parameters vary only slightly through this supply voltage range—see Typical Performance Curves. Operation at very low supply voltage requires careful attention to assure that the input voltages remain within their linear range. Voltage swing require-ments of internal nodes limit the input common-mode range with low power supply voltage. Typical performance curves,“Input Common-Mode Range vs Output Voltage” show the range of linear operation for ±15V, ±5, and ±2.5V supplies.INPUT PROTECTIONThe inputs of the INA141 are individually protected for voltages up to ±40V. For example, a condition of –40V on one input and +40V on the other input will not cause damage. Internal circuitry on each input provides low series impedance under normal signal conditions. To provide equivalent protection, series input resistors would contribute excessive noise. If the input is overloaded, the protection circuitry limits the input current to a safe value of approxi-mately 1.5 to 5mA. The typical performance curve “Input Bias Current vs Common-Mode Input Voltage” shows this input current limit behavior. The inputs are protected even if the power supplies are disconnected or turned off.®INA14110FIGURE 7. Thermocouple Amplifier With RTD Cold-Junction Compensation.FIGURE 6. AC-Coupled Instrumentation Amplifier.FIGURE 8. Differential Voltage to Current Converter.。

电子设计竞赛需准备的主要集成芯片

电子设计竞赛需准备的主要器件一、放大电路类1、集成运算放大器类（1）通用运算放大器LM741、LM1458、LM324、OP07（精密/低噪声运算放大器）（2）优值运算放大器TL080、TL082、TL084（3）宽带/高速运算放大器OP147（4）低压满幅运算放大器SGM321、SGM322|、SGM324（5）仪表放大器AD624、PGA206/207、INA121、LT1102、2、差分放大器AD8132、AD83513、隔离放大器电路ISO120/121、AD2154、可编程增益放大器AD603、VCA26125、采样/保持电路AD783、SHC5320、MAX51656、宽带放大器设计所需器件RF3377、ABA52563、OPA642、TLV5618（D/A）、2M3004MSC、2M3006MSC、AD6377、高效音频功率放大器所需器件LM4766、LM311（高速精密电压比较器）、TLC4502（运算放大器）、2SA8050、2SA8550、IRFD9120、IRFD120、NE5532、LM5532、LM393、CD7666GP（电平指示驱动电路）8、测量放大器设计所需器件OP077、AD7520（D/A）、OP079、实用低频功率放大器设计所需器件NE5532、u PC1228H、NE5534、TN9NP10（大功率配对管模块TN9NP10）LM1875、u PC1188H、HA1397、LF357、9014、9012、9013、9018二、信号源类1、乘法器AD835、MC1495、2、V/F和F/V变换电路VFC121、AD6503、数字电位器X9541、MAX5494～MAX54994、正弦信号发生器设计所需器件AD8320、AD9852（正弦波发生器）、50MHZ晶振、74HC573、74HC14、MAX038、MC145151、MAX412、MAX7547、2N3904、2N3906、MAX427、晶振8.192MhzAD9851、AD98565、波形发生器设计所需器件74HC04、CD4060、32.768KHz晶振、CD4046、82C54（可编程计数器）、CC4040（地址计数器）IDT7132（RAM）、TLC7254（D/A）、DAC0832、LF351、AD817、X5043/456、实用信号源设计所需器件36MHz晶振、MC12022、MC145152、DAC0808（D/A）、DAC0832、LM311、CD4051、NE5532、11.0592MHz三、电源类1、开关电源电路设计所需器件TOP242P～TOP244P、TOP242G～TOP244G、TOP242R～TOP250R、TOP242Y～TOP250Y、TOP242F～TOP250F、TEA152X2、DC/DC变换电路MC34063、TL497A、MAX756/MAX757、MAX649/MAX651/MAX6523、恒流源电路设计LM134/234/334、4、三相正弦波变频电源设计所需器件BUP304、EXB841、U8100（快速恢复二极管）、TLP521（光电耦合器）、2SK1358、IR2111、AD637、AD548JN、TL431（三端可调分流基准源）5、数控直流电流源设计所需器件IRF5210（P沟道MOS管）、SG3525（PWM芯片）、HCNR200（线性光电耦合器）、ADS7841（A/D）、DAC7512（D/A）、AD5846、直流稳定电源设计所需器件TL494、TIP32A（大功率开关管）、MR850（二极管）、TL431（稳压管，2.5V）、MJE3055（达林顿管）、LM324、LM317K。

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精密仪用放大器INA114原理及应用摘要：INA114是一种通用仪用放大器，尺寸小、精度高、价格低廉，可用于电桥、热电偶、数据采集、RTD传感器和医疗仪器等。

INA114只需一个外部电阻就可以设置1至10000之间的任意增益值，内部输入保护能够长期耐受±40V，失调电压低（50μV），漂移小（0.25μV/℃），共模抑制比高（G=1000时为50dB），用激光进行调整，可以在±2.25V的电压下工作，使用电池（组）或5V单电源系统，静态电流最大为3mA。

INA114采用8引脚塑料封装或SOL-16表面封装贴件，使用环境温度为-40℃～+85℃。

还有就是INA114的电气参数、建立增益、噪声特性、失调/偏移的修正、偏置电压返回路径、输入共模范围、输入保护。

结束语综上所述，INA114精密仪用放大器精度高、增益范围大、性能优良、价格低廉，非常适合于精密仪器的使用。

第一章引言INA114是美国BURR—BROWN公司推出的精密仪用放大器，具有成本低、精度高通用性强等优点，三运放结构设计，减小了尺寸，拓宽了应用范围。

利用一个外部电阻器就可在1—10000范围内进行增益调节，内部输入防护可承受高达40V的共模电压而不会损坏。

INA114具有低失调电压(50V)、低漂移(0.25V/C)和高共模抑制比(当G = 1000时为115dB )。

能在 2.25V低电源情况下工作，也可用5V单电源工作。

静态工作电流最大3mA。

第二章 INA114结构原理及特点一、特性1．低失调电压: 最大50V2．低漂移: 最大0.25V/ C3．低输入偏流: 最大2nA4．高共模抑制:最小115dB5．输入过压保护:40V6．宽电源范围: 2.25 —18V7．低静态电流: 最大3mA二、应用1．电桥放大器2．热电偶放大器3．RTD感测放大器4．医用放大器5．数据采集三、结构原理图INA114结构原理图如图1所示：图1 结构原理图-(脚2)：信号反向输入端。

该端与信号同相输入端（脚3）构成差分输入。

1．VIN+(脚3)：信号同向输入端。

2．VIN。

3．增益调整(脚1、8)：该端接外接增益调整电阻器RG4．V(脚6)：放大器输出端。

O5．Ref(脚5)：参考电压输入端，通常接地。

为确保良好的共模抑制，连接必须是低阻抗的，如果一个5 的电阻串接在此脚，将引起共模抑制比典型值下降到80dB（G =1）。

三、工作原理分析1．三运放仪用放大器电路结构仪用放大器的三运放结构，是在差动运放的基础上发展起来的一种比较完善的结构形式，如图2所示，其中，A1、A2为同相放大器，A3为差动放大器，三个运放都具有高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪声等特性，且A1、A2性能完全匹配。

图2 三运放仪用放大器电路结构2．工作原理分析(1)当Ui1单独作用，即Ui2 = 0时：Ui2 = 0， UN = 0(2)当U i2单独作用(Ui1= 0)时：Ui1 = 0， UM = 0(3)当Ui1、Ui2同时作用时：当满足电阻匹配条件，即 R5 = R4 , R7 = R6 , R3 = R2时，输出电压为：选择R2～R6=R ，则增益为：i1121o1U R R R U +='i113o2U R R U -='i2121o2U R R R U +=''i212o1U R R U -=''o1o1o1U U U '''=+122i1i211R R RU U R R +=-o2o2o2U U U '''=+133i2i111R R RU U R R +=-6o o2o14()R U U U R =-6123i2i114()()R R R R U U R R ++=-因此，INA114的增益为： GR kG Ω+=501 其中，R G 是外接电阻器，50k Ω是内部两个反馈电阻值的和。

第三章 INA114基本应用简介一、增益设定INA114的增益由一个外部链接电阻RG 设定，常用增益和相应的电阻值表示在图1中。

图3 INA114基本应用连接图121)(413216R RR R R R R R G +=++=用来设置增益的外部电阻RG的稳定性和温漂也对增益有影响。

RG对增益精度和增益漂移的影响,可以由增益公式直接推导出来。

高增益需要低阻值,所以接线电阻就很重要。

管座引入的接线电阻会使增益误差额外地增加100甚至更多,并且很可能是不稳定的误差。

二、失调电压调整INA114用激光来修正微小的失调电压和漂移,在多数应用中不需要外部失调调整，当输出电压失调需要调整时，可按照图4连接。

为保证低阻抗连接，通过运放对调整电压进行缓冲。

图4 输出电压失调调整电路图在大多数应用中,INA114产生的噪声都很小。

对于小于1kΩ的差动信号源电阻,INA103产生的噪声更小;信号源电阻大于5kΩ时,INA111型FET输入仪用放大器产生的噪声更小一些。

INA114的低频噪声频率峰-峰值约为0.4μV(从0.1Hz到10Hz)。

这大约是使用斩波稳零的“低噪声”放大器所产生的噪声的十分之一。

三、输入偏流回路INA114的输入阻抗近似为1010，输入偏置电流小于1nA。

高输入阻抗也表示输入偏置电流随输入电压的变化很小。

输入电路必须为INA114正常工作提供一个偏流路径，没有偏流回路，输入就会浮置在某个超过共模范围的电平上，并使INA114饱和。

如果差分信号源输入阻抗低，偏流路径可直接接到一个输入端上。

当信号源阻抗较高时，利用两个电阻器构成均衡输入电路，尽可能降低由于偏流产生的失调电压和保证良好的共模抑制比。

图5中表示各种不同情况下提供的偏流回路。

图5 各种共模输入电流路径第四章应用设计一、电缆线屏蔽层驱动电路电缆线屏蔽层驱动电路如图6所示。

信号在长距离差分传送时，用电缆线进行连接，为保证电缆线的屏蔽层与INA114共模电压同电位，通过运放连接，将屏蔽层驱动到共模电位。

图6 屏蔽层驱动电路本电路采用两个22.1k Ω为运放提供输入信号，同时均衡共模电压。

电路增益电阻为：Ω=+=k RG 505.0)1.22(2511.0)1.22(2*511.0查图3中的表可知，此电路增益为G=100。

二、RTD 温度测量电路利用电阻温度探测器（RTD ）构成的温度测量电路如图7所示。

图7 RTD 温度测量电路图R Z 为RTD 温度测量电阻的最小电阻，两个100μA 恒流源分别驱动RTD 和R Z ，仪用放大器INA114测量放大RTD 和R Z 上的电压差，调整RZ 的值，使在R Z =(R RTD )MIN 时，V O =0V 。

由于电路结构的对称性，消除了由于接线产生的共模输入型号的影响。

三、具有冷端补偿的热电偶放大器电路图示为由INA114构成的有冷端补偿的热电偶放大器。

采用REF102精密基准电压源(10.0V)对热电偶供电，热电偶产生的电压由INA114放大后输出。

二极管1N4148在200μA时为-2.1mV／o C，100Ω电位器R6用于电路调零。

如选用其他型号的热电偶，可参照下表。

图8 具有冷端补偿的热电偶放大器电路图四、交流耦合仪用放大器电路图示为由INA114构成的交流耦合仪表放大器。

OPA602构成具有交流特性的反馈电路，f-3db=1/2 R1C1=1.59Hz。

将信号反馈到INA114的Ref端(5脚)，由此组成交流耦合电路。

图9 交流耦合仪用放大器电路图五、差分电压/电流转换器图10 差动电压—电流变换电路图图示为差动电压—电流变换电路。

INA114输出经由R1及A1构成电流源，因运算放大器输入阻抗极高，偏流极小，即IL >>IB，因此，输出电流IL=Io可以看作是恒定的，只与输入电压和R1有关，Io=(VIN／R1)×G。

第五章结论通过本次试验，更加了解了INA114是一种通用仪用放大器，尺寸小、精度高、价格低廉，可用于电桥、热电偶、数据采集、RTD传感器和医疗仪器等。

INA114采用8引脚塑料封装或SOL-16表面封装贴件，使用环境温度为-40℃～+85℃。

通过本次学习，对与精密放大器有了更深刻的了解。

对于试验当中的注意事项也是更加的清楚。

综上所述，INA114精密仪用放大器精度高，增益范围大，性能优良，价格低廉，非常适合于精密仪器的使用。

参考文献：[1] 杜忠鹏主编,《精密仪器仪表用放大器INA114的特性及应用》,甘肃省天水市国营749厂电子元器件应用, Electronic Component & Device Applications, 编辑部邮箱2000年03期期刊荣誉：CJFD收录刊.[2] 孙智杰主编, 《INA114在石油测井仪器中的应用》,内蒙古石油化工,Inner Mongolia Petrochemical Industry, 编辑部邮箱,2008年09期,期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊.[3] 唐广志吕岩王平主编,《试验技术与试验机》,吉林大学中日联谊医院放射线科;Test Technology and Testing Machine, 编辑部邮箱,2005年03期,期刊荣誉：ASPT 来源刊CJFD收录刊.[4] 约翰Ｇ．韦伯斯特主编.医疗仪器原理及设计.１９６５．。