Texas Instruments INA851EVM运算放大器评估模块 (EVM) 可访问和测量INA851的特性和性能。INA851是一款高精度仪表放大器，具有差分输出，优化用于驱动具有全差分输入的高性能模数转换器 (ADC)。单个外部电阻器在0.2V/V至10,000V/V范围内设置任何增益。该器件采用Texas Instruments的超级β输入晶体管，具有超低输入失调电压、失调漂移、输入偏置电流、输入电压噪声和电流噪声。

数据手册：*附件：Texas Instruments INA851EVM放大器评估模块数据手册.pdf

特性

• 该评估模块上的SMA连接器和测试点支持快速测试INA851
• 访问VOCM、VCLAMP+和VCLAMP-引脚
• 默认增益配置为1V/V，单个外部电阻器将增益设置为0.2V/V至10,000V/V

板布局

INA851EVM评估模块技术解析：高精度全差分仪表放大器的设计与应用

产品概述

INA851EVM评估模块是德州仪器(TI)推出的一款专为高精度信号调理设计的评估平台，基于INA851全差分输出仪表放大器芯片。该模块采用VQFN16封装器件，提供完整的信号链评估解决方案，特别适合驱动高性能差分输入ADC的应用场景。

‌核心特性‌：

• ‌超低噪声设计‌：采用超β输入晶体管，提供0.5μVpp低噪声性能
• ‌灵活增益配置‌：通过外部电阻实现0.2V/V至10,000V/V增益范围
• ‌全差分架构‌：专为驱动差分输入ADC优化，支持±18V双电源供电
• ‌专业评估接口‌：提供SMA和螺丝端子双连接方式
• ‌集成保护功能‌：内置输出钳位电路防止ADC过压

评估模块硬件设计

1. 电源架构设计

‌供电系统配置‌：

• ‌单电源模式‌：8V至36V (J1.3接正极，J1.1接地)
• ‌双电源模式‌：±4V至±18V (J1.3接正极，J1.1接负极)
• ‌关键电源管理‌：
  • 集成TPS7A4701 LDO提供稳定电压
  • 100nF陶瓷电容(0805封装)用于高频去耦
  • 10μF钽电容(1206封装)用于低频滤波

‌热管理设计‌：

• 推荐工作环境温度：15°C至35°C
• 高负载条件下需注意U1和D1的温升

2. 信号路径优化

‌输入电路设计‌：

• 差分输入通过SMA接口(J3/J6)接入
• 内置100Ω/100pF抗混叠滤波器(796kHz截止频率)
• 可选输入低通滤波器焊盘(R3/R12/C10等)

‌输出电路配置‌：

• 全差分输出通过J5端子提供
• 可调输出钳位电压(VCLAMP+/VCLAMP-)
• 三种可选输出滤波器配置：
  • 100kHz带宽：R2=R4=100Ω, C9=8.2nF
  • 300kHz带宽：R2=R4=100Ω, C9=2.7nF
  • 600kHz带宽：R2=R4=100Ω, C9=1.3nF

关键电路分析

1. 增益配置方案

评估板提供灵活的增益设置选项：

• ‌前端增益‌：通过RG1/RG2电阻设置(默认1V/V)
• ‌输出级增益‌：通过R5/R9跳线设置为0.2V/V
• 增益计算公式：
  G = 1 + (6kΩ/RG)

‌默认跳线配置‌：

跳线	功能	默认位置	说明
J4	IN+输入	2-3	信号接入SMA接口
J7	IN-输入	2-3	信号接入SMA接口
J11	VCLAMP+	1-2	钳位至VCC
J12	VCLAMP-	1-2	钳位至VEE

2. PCB布局要点

四层板专业设计：

1. ‌顶层‌：关键信号路径，包含：
   • 对称差分走线
   • 增益电阻靠近IC放置
   • 电源去耦电容临近电源引脚
2. ‌内层1‌：完整地平面
   • 为所有元件提供低阻抗地回路
   • 通过多过孔连接降低阻抗
3. ‌内层2/底层‌：
   • 电源层分割设计
   • VCLAMP信号隔离走线

典型应用场景

1. ‌工业传感器接口‌：
   • 应变片信号调理
   • 热电偶/RTD温度测量
2. ‌医疗设备前端‌：
   • 生物电信号采集(ECG/EEG)
   • 医疗成像系统ADC驱动
3. ‌测试测量系统‌：
   • 高精度数据采集
   • 动态信号分析

评估指南

1. 快速启动步骤

1. 连接电源(J1端子)：
   • 单电源：J1.3=+8V至+36V, J1.1=GND
   • 双电源：J1.3=+4V至+18V, J1.1=-4V至-18V
2. 信号输入连接：
   • 差分模式：J3(IN+), J6(IN-)
   • 单端模式：J3(IN+), J6接GND
3. 输出信号测量：
   • 差分输出：J5.4(OUT+), J5.1(OUT-)
   • 单端输出：J5.4或J5.1对GND测量

2. 性能优化建议

• 高精度应用建议使用双电源供电
• 保持输入信号在-250mV至+250mV范围内
• 外部基准源可提升长期稳定性
• 避免在潮湿/静电环境中操作