社区导航

 

搜索
查看: 3197|回复: 11

[讨论] 仪表放大器PCB应该这弄!

[复制链接]

2万

TA的帖子

328

TA的资源

版主

Rank: 6Rank: 6

发表于 2016-12-20 08:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
本文转自TI
     如下这些布局仪表放大器(INA)PCB时常见的错误,你中枪了吗?本文将给其中原因并给出INA正确布局的例子,收好吧!
INA 用于要求放大差分电压的应用,如测量通过高侧电流感应应用中分流电阻的电压。图1所示为典型单电源高侧电流感应电路的原理图。
360截图20161220085812656.jpg
图1测量的是通过RSHUNT的差分电压,R1、R2、C1、C2和C3用于提供共模和差模滤波,R3和C4提供U1 INA的输出滤波,U2用于缓冲INA的参考引脚。R4和C5用于形成低通滤波器,将运放给INA参考引脚带来的噪音降至最低。

     虽然图1中的原理图布局看起来很直观,但却非常容易在PCB布局中出错,造成电路性能下降。图2显示了TI工作人员在检查INA布局时常见的三种错误。

360截图20161220085852207.jpg

错误1
      第一个错误是对通过电阻器差分电压Rshunt的测量方式。可以看到Rshunt到R2的线路较短,因此其电阻要小于Rshunt到R1线路的电阻。这一线路阻抗上的差异可能会引入INA的输入偏置电流在U1输入侧造成差分电压。由于INA的任务是放大差分电压,因此,如果输入侧的线路不平衡可能会导致出现错误。因此,需确保INA输入线路的平衡并尽可能短。

错误2
   第二个错误则是关于INA增益设置电阻Rgain的。U1引脚到Rgain焊垫的线路长于实际所需长度,因此会造成额外的电阻和电容。由于增益取决于INA增益设置引脚、引脚1和引脚8之间的电阻,额外的电阻可能带来错误的目标增益。而由于INA的增益设置引脚连接着INA内的反馈节,额外的电容可能造成稳定性问题。因此,需确保连接增益设置电阻的线路应尽可能短。

错误3
      最后,可能需要改进缓冲电路参考引脚的位置。参考引脚缓冲电路位于距离参考引脚较远的位置,这可能增加连接参考引脚的电阻,导致噪音或其他信号可能耦合到线路中。参考引脚上额外的电阻可能会降低大多数INA提供的高共模抑制比(CMRR)。因此,需将参考引脚缓冲电路安排在尽可能靠近INA参考引脚的位置。

图3所示为纠正这三类错误后的布局。
360截图20161220085952920.jpg


在图3中,您可以看到R1和R2到分流电阻的线路长度相同,并采用了一个开尔文连接。增益设置电阻到INA引脚的线路做到了尽可能短,基准缓冲电路也尽可能靠近参考引脚。

下次您为INA布局PCB时,需确保遵循以下原则:

确保输入侧所有线路完全平衡;
减少线路长度并最大程度降低增益设置引脚上的电容;
将基准缓冲电路安排在尽可能靠近INA参考引脚的位置;
将解耦电容安排在尽可能靠近电源引脚的位置;
至少覆设一个实心接地层;
不要为了给元件使用丝印而牺牲良好的布局。



回复

使用道具 举报

112

TA的帖子

0

TA的资源

一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2016-12-20 11:00 | 显示全部楼层
请教,什么是“开尔文连接”啊?烦劳楼主解答,谢谢了呵~


回复

使用道具 举报

112

TA的帖子

0

TA的资源

一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2016-12-20 11:25 | 显示全部楼层
另,烦问,在何处使用了开尔文连接呢?

点评

纯粹在逗我,, 一句话也说不清 背书如下: 开尔文连接是一种用于模拟信号远传的连接方法。其特点是不在驱动器的输出端直接连接反馈到反相端,而从负载端将反馈接到放大器/驱动器的反相端的一种连接方法,其目的是减  详情 回复 发表于 2016-12-20 11:28


回复

使用道具 举报

2万

TA的帖子

328

TA的资源

版主

Rank: 6Rank: 6

 楼主| 发表于 2016-12-20 11:28 | 显示全部楼层
roumao 发表于 2016-12-20 11:25
另,烦问,在何处使用了开尔文连接呢?


一句话也说不清
背书如下:
开尔文连接是一种用于模拟信号远传的连接方法。其特点是不在驱动器的输出端直接连接反馈到反相端,而从负载端将反馈接到放大器/驱动器的反相端的一种连接方法,其目的是减小线路电阻引起的误差。


回复

使用道具 举报

2万

TA的帖子

328

TA的资源

版主

Rank: 6Rank: 6

 楼主| 发表于 2016-12-20 11:30 | 显示全部楼层
ADI的AD688的datasheet中开尔文连接图
360截图20161220113225271.jpg

点评

谢谢解答。请问文/图中何处用到了呢?每看出来啊!  详情 回复 发表于 2016-12-20 16:46


回复

使用道具 举报

2万

TA的帖子

328

TA的资源

版主

Rank: 6Rank: 6

 楼主| 发表于 2016-12-20 11:35 | 显示全部楼层
我们平时用小阻值电阻,几毫欧的电阻,如果要测试阻值
一般用电阻测试仪
用的是四线测电阻的方法,也是一种开尔文连接


回复

使用道具 举报

84

TA的帖子

0

TA的资源

一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2016-12-20 11:47 | 显示全部楼层
多谢楼主分享
每天进步一点点
博采众长,回馈大众!!


回复

使用道具 举报

112

TA的帖子

0

TA的资源

一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2016-12-20 16:46 | 显示全部楼层
qwqwqw2088 发表于 2016-12-20 11:30
ADI的AD688的datasheet中开尔文连接图

谢谢解答。请问文/图中何处用到了呢?没看出来啊!

点评

对照图1原理图和图3PCB图 R1和R2到分流电阻Rshunt的连接 开尔文连接有两个要求:对于每个测试点都有一条激励线F和一条检测线S,二者严格分开,各自构成独立回路;同时要求S线必须接到一个有极高输入阻抗的测试回  详情 回复 发表于 2016-12-21 16:38


回复

使用道具 举报

2万

TA的帖子

328

TA的资源

版主

Rank: 6Rank: 6

 楼主| 发表于 2016-12-21 16:38 | 显示全部楼层
roumao 发表于 2016-12-20 16:46
谢谢解答。请问文/图中何处用到了呢?没看出来啊!

对照图1原理图和图3PCB图
R1和R2到分流电阻Rshunt的连接

开尔文连接有两个要求:对于每个测试点都有一条激励线F和一条检测线S,二者严格分开,各自构成独立回路;同时要求S线必须接到一个有极高输入阻抗的测试回路上,使流过检测线S的电流极小,近似为零。

点评

明白!多谢耐心解答!再次表示感谢!  详情 回复 发表于 2016-12-22 15:10


回复

使用道具 举报

112

TA的帖子

0

TA的资源

一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2016-12-22 15:10 | 显示全部楼层
qwqwqw2088 发表于 2016-12-21 16:38
对照图1原理图和图3PCB图
R1和R2到分流电阻Rshunt的连接

开尔文连接有两个要求:对于每个测试点都有 ...

明白!多谢耐心解答!再次表示感谢!


回复

使用道具 举报

55

TA的帖子

0

TA的资源

一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2016-12-26 10:27 | 显示全部楼层
好文章!!!!分析透彻!!!!顶起!!!!!


回复

使用道具 举报

25

TA的帖子

0

TA的资源

一粒金砂(初级)

Rank: 1

发表于 2017-3-21 22:46 | 显示全部楼层
改进后的布局漂亮,开尔文连接就是电流电压信号分开走啊。


回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

关闭

站长推荐上一条 /5 下一条

  • 论坛活动 E手掌握

    扫码关注
    EEWORLD 官方微信

  • EE福利  唾手可得

    扫码关注
    EE福利 唾手可得

Archiver|手机版|小黑屋|电子工程世界 ( 京ICP证 060456 )

GMT+8, 2020-1-21 04:58 , Processed in 0.357226 second(s), 19 queries , Gzip On, MemCache On.

快速回复 返回顶部 返回列表