ZHCT451 January 2023 RES11A , RES11A-Q1
匹配的電阻對是什么？
一個電阻對由兩個串聯(lián)的電阻組成，構(gòu)成一個電阻分壓器。在電阻對匹配的情況下，每個電阻對獨立工作，由 RIN 和 RG 組成，RIN1 = RIN2 且 RG1 = RG2。在每個分壓器的電阻器（在功能方框圖中標(biāo)記為 RMID1 和 RMID2）之間，可找到一個分接點。此外，兩個 GND 引腳中的一個可用于偏置基板，實現(xiàn)出色的交流性能。
功能方框圖要確定電阻器的值，請考慮相關(guān) RES11Axx 器件的比值。電阻對的分壓比是 RIN 除以 RG，其中 RIN 對于所有 RES11A-Q1 固定為 1kΩ，RG 是設(shè)置分壓比的可變增益電阻器。如 表 1表所示，每個可訂購器件型號 (OPN) 都有不同的比值。例如，RES11A20 的比值為 1:2，因此電阻器具有 1kΩ RIN 和 2kΩ RG。有關(guān)其他規(guī)格，請參閱 RES11A-Q1 具有 1kΩ 輸入的汽車類匹配薄膜電阻分壓器 數(shù)據(jù)表。
| OPN | RIN（標(biāo)稱值） | RG（標(biāo)稱值） | 最大差分分壓器電壓 （RINX 引腳至 RGX 引腳）(1) |
|---|---|---|---|
| RES11A00 | 1k? | 10k? | 44.7V |
| RES11A10 | 1k? | 1k? | 24.4V |
| RES11A15 | 1k? | 1.5k? | 20.3V |
| RES11A16 | 1k? | 1.667kΩ | 19.9V |
| RES11A20 | 1k? | 2k? | 18.3V |
| RES11A25 | 1k? | 2.5kΩ | 28.4V |
| RES11A30 | 1k? | 3kΩ | 32.5V |
| RES11A40 | 1k? | 4kΩ | 30.5V |
| RES11A50 | 1k? | 5k? | 29.9V |
| RES11A90 | 1k? | 9kΩ | 40.7V |
比值容差與初始容差
RES11A-Q1 具有 ±0.05% 的最大比值容差（tD1 和 tD2），這意味著在室溫 25°C 下，RIN1:RG1 和 RIN2:RG2 的比值與額定比值最多相差 0.05%。14% 的初始容差 (tabs) 是指各個電阻器與標(biāo)稱或印刷電阻的器件間差異。器件內(nèi)的四個電阻器的阻值非常接近，典型的絕對誤差范圍為 235ppm。這意味著 RES11A-Q1（具有 1kΩ 的標(biāo)稱 RIN1）的 RIN1 值可高達(dá) 1140Ω；但是，由于最大比值容差規(guī)格，這意味著所有其他電阻器（RIN2、RG1、RG2）的值大約比這些電阻器的標(biāo)稱值高 14%。
圖 1 電阻比匹配使用注意事項
- 僅將兩個 GND 引腳中的一個連接到低阻抗接地或偏置點。將另一個引腳懸空，避免通過器件基板形成電流返回路徑。如需了解更多信息，請參閱 RES11A-Q1 數(shù)據(jù)表。
- RES11A-Q1 符合 AEC-Q200 1 級標(biāo)準(zhǔn)，工作溫度范圍為 –40°C 至 125°C，非常適合工業(yè)和汽車應(yīng)用。AEC-Q200 是一項有關(guān)應(yīng)力和溫度耐受性的全球標(biāo)準(zhǔn)，所有無源電子元件必須滿足這項標(biāo)準(zhǔn)，才能用于汽車行業(yè)。將 RES11A-Q1 與 AEC-Q100 有源元件（放大器、比較器、ADC、DAC 等）一起使用，實現(xiàn)完全符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計。
- 雖然標(biāo)記為 RINX 和 RGX，但對電流方向沒有要求。RES11A 可旋轉(zhuǎn) 180°，用于實現(xiàn)衰減增益配置。當(dāng) RGX 用作輸入，RINX 用作輸出時，分壓器分壓比反轉(zhuǎn)。例如，當(dāng) RGX 用作輸入時，標(biāo)稱電阻比為 1:2 的 RES11A-Q1 的比值為 1:0.5。
圖 2 衰減增益配置
匹配電阻對于在分立式放大器實現(xiàn)中盡可能增加 CMRR 的重要性
考慮使用圖 3 所示的標(biāo)準(zhǔn)差分放大器。當(dāng)簡化為 R1 = R2 且 R3 = R4 時，CMRR 可以表示為 CMRR(dB) = 20×log[(1+R3 / R1) / (4T / 100)]，其中 T 是電阻容差百分比。這意味著在采用單位增益配置 (R1 = R3) 和失配 0.1% 容差電阻的情況下，CMRR 預(yù)計僅為 54dB。如果兩個分壓器分壓比都匹配到 0.05% 的比值容差，則此公式中 T 的值為 0.025%，從而使 CMRR 提高了 66dB。請參閱 RES11A-Q1 數(shù)據(jù)表中的應(yīng)用信息部分，詳細(xì)了解該數(shù)字是如何計算的。運算放大器具有無限 CMRR，這是與放大器輸出端共模信號大小相關(guān)的規(guī)格。最終，CMRR 是影響輸出信號噪聲的一個因素。通過有關(guān)此主題的共模抑制比 TI 高精度實驗室視頻，了解有關(guān) CMRR 的更多信息。
圖 3 標(biāo)準(zhǔn)差分放大器
差分放大器和儀表放大器的分立式實現(xiàn)
差分放大器
在差分放大器配置 中利用運算放大器（例如 OPA392）和單個 RES11A-Q1，可產(chǎn)生包含差分輸入和單端輸出的差分放大器拓?fù)??？赏ㄟ^方程式 1 中的公式計算放大器的增益。
圖 4 差分放大器配置儀表放大器
在儀表放大器配置 中使用兩個運算放大器（例如 OPA392）和單個 RES11A-Q1，可產(chǎn)生具有兩個高阻抗輸入和差分輸出的儀表放大器拓?fù)?。在某些情況下，需要用于輸入偏置電流的弱路徑(1)?？墒褂?a xmlns:opentopic="http://www.idiominc.com/opentopic" class="xref" href="#EQ_02">方程式 2 計算放大器的增益。
圖 5 具有差分輸出的儀表放大器配置使用兩個運算放大器（例如 OPA392）和單個 RES11A-Q1（如圖 6 所示）可以產(chǎn)生具有兩個高阻抗差分輸入、一個單端輸出和一個基準(zhǔn)輸入的儀表放大器拓?fù)洹? 有必要對設(shè)計進(jìn)行仿真，以檢查輸入共模范圍和輸出擺幅是否滿足所需應(yīng)用的要求。可使用方程式 3 計算放大器的增益。
圖 6 具有基準(zhǔn)輸入的儀表放大器配置全差分放大器
全差分放大器需要使用電阻器來設(shè)置增益，如圖 7 所示。這些電阻器之間的比值決定了增益，因此匹配對于確保電路按預(yù)期運行非常重要。方程式 4 顯示了此配置中的增益公式。
圖 7 全差分放大器配置每個分壓器的最大持續(xù)差分電壓額定值由多個因素決定，包括最大結(jié)溫以及與給定電壓和分壓器阻抗相關(guān)的自發(fā)熱。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請參閱 RES11A-Q1 具有 1kΩ 輸入的汽車類匹配薄膜電阻分壓器 數(shù)據(jù)表的規(guī)格部分。