JAJT269 June 2023 INA333 , INA350

2 デュアル電源回路

図 1 は、テキサス・インスツルメンツ (TI) の TLV9064 クワッドオペアンプ回路を使用したディスクリートデュアル電源 IA の概略回路図です。この回路では、4 つのアンプチャネルのうち 3 つ (A、B、C) が、従来の 3 つのオペアンプ IA として接続されています。基準電圧 (V_REF) はグランドに接続されています。4 番目のチャネル D は使用しないので、過渡耐性のために、バッファとして抵抗を経由し中電圧 (グランド) に接続されます。「R」とラベル表示された抵抗はすべて 10 kΩ の値を持ち、R_G で差動ゲインを設定します。差動入力電圧は V_IN+ - V_IN- で、出力電圧は V_OUT です。負荷抵抗 (10 kΩ) やデカップリングコンデンサなど、一部の部品はここには示されていません。パッケージの観点からすべての回路を描き、外付けのディスクリート部品の数を示します。

図 1 クワッドオペアンプを使用したディスクリートのデュアル電源 IA。

この回路の伝達関数は式 1 で与えられます。

式 1.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [1 + \frac{20 k Ω}{R_{G}}]

PCB 面積と性能がコストやゲイン範囲と比べて重要ではない場合、通常、設計者はディスクリート IA を選択します。この比較でテキサス・インスツルメンツの TLV9064IRUCR オペアンプを選択したのは、これが、広帯域 (10MHz) で初期入力オフセット電圧の標準値が低い (V_OS(typ) = 300μV) レールツーレール入出力デバイス (RRIO) であり、小型パッケージ (RUC = X2QFN = 4mm²) で供給されるためです。RUC/X2QFN パッケージにはより安価な RRIO クワッドオペアンプがありますが、帯域幅とオフセット電圧の標準値が犠牲になります。

ディスクリート IA の設計優先事項に合わせて、安価な許容誤差 ±1%、ドリフト ±100ppm/℃の抵抗を取り付けました。これらの抵抗は初期値が異なるだけでなく、温度により大きくドリフトする可能性が高くなります。R_G は外付けであるため、この構成のゲインは主にオペアンプの入力オフセット電圧によって制限されます。

図 2 に、R_G を内蔵した汎用デュアル電源 IA であるテキサス・インスツルメンツの INA350ABS の概略回路図を示します。V_REF はグランドに接続します。この回路には IA 内のすべての抵抗が内蔵されています。差動入力電圧は V_IN+ - V_IN- で、出力電圧は V_OUT です。負荷抵抗 (10 kΩ) やデカップリングコンデンサなど、一部の部品はここには示されていません。IA のゲインは、ピン 1 に接続されたスイッチ (オープンで 20V/V 、クローズで 10V/V) に基づいて設定されます。実際のアプリケーションでは、このスイッチは存在しません。デバイスをイネーブルにするには、ピン 8 (SHDN) を V+ に接続するか、フローティングのままにします。

図 2 R_G を内蔵した汎用デュアル電源 IA。

この回路の伝達関数は式 2 で与えられます。

式 2.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [10 \frac{V}{V} o r 20 \frac{V}{V}]

コスト、性能、PCB 面積のバランスが必要な場合、設計者は通常、この IA を選択します。この比較で INA350ABSIDSGR IA を選択した理由は以下です：手頃な価格、性能、小型のパッケージ (リード DSG = WSON = 4mm²)、選択可能なゲイン (10V/V または 20V/V)、入力オフセット電圧の標準値が低い (V_OS(typ) = 200μV)この実装では、外付け部品は不要です。より高いゲインを必要とする設計では、INA350CDS のゲインは 30V/V または 50V/V です。

図 3 は、外付けの R_G を使用した高精度デュアル電源 IA である、テキサス・インスツルメンツの INA333 の概略回路図です。V_REF はグランドに接続します。この回路では、R_G 以外のすべての抵抗が IA に内蔵されています。差動入力電圧は V_IN+ - V_IN- で、出力電圧は V_OUT です。負荷抵抗 (10 kΩ) やデカップリングコンデンサなど、一部の部品はここには示されていません。

図 3 外付け R_G を使用した高精度デュアル電源 IA。

この回路の伝達関数は式 3 で与えられます。

式 3.

V_{O U T} = (V_{I N +} - V_{I N -}) \times [1 + \frac{100 k Ω}{R_{G}}]

性能が最優先の場合、設計者は通常、高精度 IA を使用します。この比較で高精度 IA の INA333AIDRGR を選択した理由は以下です：低電圧 (5V)、優れた精度 (G = 1V/V、V_OS(typ) = 35μV)、小型パッケージ (DRG = WSON = 9mm²) で供給可能温度に対する性能は、外付けの R_G の選択に依存します。そのため、設計の第一優先事項である性能に合わせるために、10V/V のゲイン (±0.05%、±10ppm/℃) に対し高精度の R_G を使用しました。高精度オペアンプが内蔵されているため、この実装では優れたゲイン範囲 (1V/V ～ 1,000V/V) を実現できます。ただし、内蔵の高精度オペアンプと高精度 R_G が必要なため、全体のコストは他の 2 つのソリューションよりも通常高くなります。