Перейти к содержанию

INA128 и INA129 — инструментальные усилители Texas Instruments

INA128 — инструментальный усилитель на трёх ОУ: дифференциальный вход, усиление задаётся одним резистором, а выход отсчитывается от вывода REF. INA129 отличается только формулой усиления — 49,4 кОм вместо 50 кОм. Разбираем по даташиту TI выводы, расчёт резистора, точность по исполнениям и ограничения диапазона входа и выхода.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

INA128 и INA129 (Texas Instruments) — инструментальные усилители классической схемы на трёх ОУ: два входных усилителя с резистором RG между ними и вычитающий каскад с выходом относительно вывода REF. Входы защищены до ±40 В, синфазная помеха подавляется на 80–130 дБ в зависимости от усиления. Как устроен такой усилитель и почему его синфазный диапазон зависит от усиления — в статье «Операционный усилитель», а проверить, поместится ли сигнал в допустимую область входа и выхода, можно в калькуляторе инструментального усилителя.

Коротко

  • Усиление — 1…10 000 одним резистором: G = 1 + 50 кОм / RG (INA129 — 49,4 кОм).
  • Питание — однополярное 4,5–36 В или ±2,25…±18 В; ток покоя 700 мкА тип., 750 мкА макс.
  • Вход — смещение до ±50 мкВ (исполнения P, U, при больших усилениях), подавление синфазной помехи от 120 дБ при G ≥ 100 (P, U); входы защищены до ±40 В.
  • Шум и полоса — 8 нВ/√Гц на 1 кГц; 1,3 МГц при G = 1, 200 кГц при G = 100.
  • Корпуса — PDIP-8 (P, PA) и SOIC-8 (U, UA); характеристики для −40…+85 °C.

Распиновка

INA128 и INA129, вид сверху: 1 RG, 2 VIN−, 3 VIN+, 4 V−, 5 REF, 6 VO, 7 V+, 8 RGINA1281RG2VIN−3VIN+4V−5REF6VO7V+8RGвид сверху
INA128 и INA129 в корпусах PDIP-8 и SOIC-8, вид сверху
ВыводОбозначениеНазначение
1, 8RGрезистор, задающий усиление; без него G = 1
2VIN−инвертирующий вход
3VIN+неинвертирующий вход
4V−минус питания (при однополярном — земля)
5REFопорный вывод: выход отсчитывается от него; подключать к земле или к источнику с малым сопротивлением
6VOвыход
7V+плюс питания

Даже 8 Ом последовательно с выводом REF, по примеру TI, ухудшают подавление синфазной помехи до 80 дБ при G = 1: внутренний вычитающий каскад построен на резисторах 40 кОм, и любое сопротивление в цепи REF нарушает их баланс (разд. 8.2).

Параметры

По разд. 6.5 даташита при 25 °C, ±15 В, RL = 10 кОм. Исполнения P и U точнее, чем PA и UA; где значения двух площадок производства (SHE и FRE) различаются, указан худший вариант.

ПараметрМин.Тип.Макс.
Смещение, приведённое ко входу, P и U—±(10 + 100/G) мкВ у SHE, ±(20 + 50/G) мкВ у FRE±(50 + 500/G) мкВ
Смещение, приведённое ко входу, PA и UA—±(25 + 100/G) мкВ±(125 + 1000/G) мкВ
Дрейф смещения (−40…+85 °C), P и U—±(0,2 + 2/G) мкВ/°C±(0,5 + 20/G) мкВ/°C
Входной ток, P и U / PA и UA (SHE)—±2 нА±5 нА / ±10 нА
Подавление синфазной помехи, P и U, G = 1 / 10 / 100 / 100080 / 100 / 120 / 120 дБ86 / 106 / 125 / 130 дБ—
Подавление синфазной помехи, PA и UA, G = 1 / 10 / 100 / 100073 / 93 / 110 / 110 дБ——
Ошибка усиления, P и U, G = 1 / 10 / 100—±0,01 / ±0,025 / ±0,05 %±0,025 / ±0,4 / ±0,5 %
Ошибка усиления, P и U, G = 1000—±0,5 %±1 %
ТКС внутренних 50 кОм (49,4 кОм)—±25 ppm/°C±100 ppm/°C
Шум на 1 кГц, G = 1000—8 нВ/√Гц—
Шум 0,1–10 Гц—0,2 мкВ от пика до пика—
Синфазный диапазон входа (выход 0 В)(V−) + 2 В—(V+) − 2 В
Размах выхода, SHE / FRE(V±) ∓ 1,4 В / (V±) ∓ 0,15 В——
Полоса G = 1 / 10 / 100—1,3 МГц / 640 кГц / 200 кГц—
Скорость нарастания, G = 5—1,2 В/мкс (FRE), 4 В/мкс (SHE)—
Ток покоя—±700 мкА±750 мкА

Подавление синфазной помехи задано при разбалансе сопротивлений источника 1 кОм и синфазном напряжении ±13 В. Ошибка усиления не включает погрешность самого резистора RG.

Предельные режимы (разд. 6.1): питание ±18 В или 36 В однополярно, вход ±40 В, короткое замыкание выхода на середину питания допускается длительно, кристалл до 150 °C. Рабочий диапазон (разд. 6.3): 4,5–36 В или ±2,25…±18 В, номинал ±15 В. Тепловое сопротивление кристалл — воздух — 110 °C/Вт у SOIC-8 и 46,1 °C/Вт у PDIP-8.

Типичная схема

Мостовой датчик или шунт подключают к входам 2 и 3, резистор RG — между выводами 1 и 8, вывод REF — к земле при двуполярном питании или к буферизованной середине питания при однополярном, на выводах питания — конденсаторы 0,1 мкФ. Входам нужен путь для входного тока: если датчик изолирован (термопара, трансформатор, ёмкостная связь), каждый вход соединяют с землёй резистором — иначе выход уйдёт в насыщение. Как устроен мост и как его рассчитать — в статье «Мост Уитстона».

TI отдельно предупреждает (разд. 8.1.1): линейный диапазон ограничивают не только вход и выход, но и внутренние входные ОУ. При перегрузке их выходы упираются в шины, а выход микросхемы может выглядеть почти нормальным. Поэтому при больших усилениях и синфазных напряжениях допустимую область проверяют расчётом — например, в калькуляторе.

Аналоги

INA128 и INA129 различаются только формулой усиления. INA129 с 49,4 кОм TI сделал, чтобы его можно было ставить вместо «сравнимых микросхем», не называя их; у AD620 та же формула и та же цоколёвка, но остальные параметры свои. В таблице сравнения TI предлагает обновлённый INA828 — меньше входной ток (до 0,6 нА) и шум (7 нВ/√Гц) при том же токе покоя, — а для питания 1,8–5,5 В — INA333 с G = 1 + 100 кОм / RG; резистор при переходе пересчитывают. Двухканальный вариант INA128 — INA2128.

Частые вопросы

Как рассчитать резистор RG для INA128?

По формуле TI: G = 1 + 50 кОм / RG, отсюда RG = 50 кОм / (G − 1). Для усиления 10 — 5,56 кОм, для 100 — 505 Ом, для 1000 — 50 Ом. Без резистора (выводы 1 и 8 свободны) усиление равно 1. У INA129 в формуле 49,4 кОм: для усиления 100 нужно 499 Ом. Температурный коэффициент внутренних 50 кОм — до ±100 ppm/°C, поэтому резистор RG берут с малым ТКС, а при больших усилениях учитывают сопротивление его дорожек.

Можно ли питать INA128 от одного источника 5 В?

Да, однополярное питание — от 4,5 до 36 В. Но вход должен быть не ближе 2 В к шинам питания (при выходе около нуля), а выход у части микросхем доходит только до 1,4 В от шин. При 5 В на входы остаётся окно около 1 В, а вывод REF подключают к средней точке через буфер, чтобы выход мог качаться в обе стороны. Для низковольтной схемы удобнее INA333 с питанием 1,8–5,5 В и входом почти до шин.

Что такое площадки производства SHE и FRE в даташите INA128?

TI выпускает INA128 на двух фабриках, и в таблице характеристик часть параметров дана отдельно для каждой: входной ток, шум, размах выхода, скорость нарастания. Например, выход доходит до 1,4 В от шин у кристаллов SHE и до 0,15 В у FRE. Какой кристалл придёт, заранее неизвестно, поэтому TI советует закладывать в расчёт худший из вариантов.

Чем INA128 отличается от AD620?

Это сходные инструментальные усилители на трёх ОУ с одинаковой нумерацией выводов 8-выводного корпуса. Формула усиления AD620 — 1 + 49,4 кОм / RG, как у INA129, а не у INA128: TI сделал INA129 с тем же сопротивлением, чтобы его можно было ставить вместо сравнимых микросхем. Смещение, шум, ток покоя и диапазоны входа и выхода у них разные — их сверяют по обоим даташитам.

Источники

  1. Texas Instruments. INA12x Precision, Low-Power Instrumentation Amplifiers (SBOS051G, October 1995, revised January 2026) — разд. 1, 3 — возможности, INA129 с 49,4 кОм для замены сравнимых микросхем; разд. 4 — таблица сравнения (INA828, INA333 и др.); разд. 5 — выводы; разд. 6.1–6.4 — предельные и рабочие режимы, тепловое сопротивление; разд. 6.5 — характеристики по исполнениям P, U, PA, UA и площадкам производства SHE и FRE; разд. 8.1.1 — ограничение линейного диапазона внутренними ОУ; разд. 8.2 — сопротивление в цепи REF, формула усиления
  2. Analog Devices. AD620 Low Cost Low Power Instrumentation Amplifier (Rev. H, 2011) — для сравнения: рис. 1 — цоколёвка 8-выводного корпуса, табл. 2 — формула G = 1 + 49,4 кОм / RG

Нашли ошибку?

Смотрите также