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ZHCSS44 june 2023 INA351A

PRODUCTION DATA

本节提供了根据给定设计要求布置仪表放大器的基本计算。

电阻性电桥传感器的关键考虑因素之一是共模电压 V_CM。如果电桥达到平衡（没有压力，因此电压没有变化），V_CM(zero) 为电桥激励 (V_EXT) 的一半。在此示例中，V_{CM (zero)} 为 2.5V。对于 12psi 的最大压力，桥共模电压 V_CM(MAX) 通过以下公式计算：

方程式 1.

V_{C M (M A X)} = \frac{V_{D I F F}}{2} + V_{C M (z e r o)}

其中

方程式 2.

V_{D I F F} = S_{M A X} \times V_{E X T} \times P_{M A X} = 2.5 \frac{m V}{V \times p s i} \times 5 V \times 12 p s i = 150 m V

这样，施加的最大共模电压导致：

方程式 3.

V_{C M (M A X)} = \frac{150 m V}{2} + 2.5 V = 2.575 V

类似地，最小共模电压可以按以下公式计算：

方程式 4.

V_{C M (M I N)} = \frac{- 150 m V}{2} + 2.5 V = 2.425 V

下一步是计算给定最大传感器输出电压范围 V_DIFF 相对于所需 V_OUT 摆幅（最大为 4.75V）所需的增益，以避免放大器饱和以及在 5V 电源下运行的 ADC。

以下公式使用最大输入电压和所需输出电压计算增益值：

方程式 5.

G = \frac{V_{O U T}}{V_{D I F F (M A X)}} = \frac{2.25 V}{150 m V} = 15 V / V

考虑到 INA351A 是 G = 10 时的 INA，在 G = 1.5 时添加了一个额外的增益级。

接下来，让我们检查典型特性 部分中的输入共模电压与输出电压间的关系 曲线，以确保 INA351A 可以在此范围内工作。为方便起见，本节还提供了相关图表。通过查看图 9-5，我们可以确认，对于 2.425V 和 2.575V 之间的输入信号摆幅，支持 3V 的输出信号摆幅，从而确保线性运行。

V_S = 5.5V

G = 10

图 9-5 输入共模电压与输出电压间的关系（高 CMRR 区域）

惠斯通电桥串 (R1) 中可能需要、也可能不需要额外的串联电阻，这可以根据电源电压、基准电压和输入共模电压范围的选定增益这三者的特定组合的预期输出电压摆幅来确定。R1 帮助调整输入共模电压范围，从而有助于适应预期的输出电压摆幅。在此特定示例中，它不是必需的，可以进行短路。