德州仪器INA350：一款成本与尺寸优化的可编程增益仪表放大器

Texas Instruments ISOW1044隔离式CAN FD收发器是一款电流隔离式控制器局域网 (CAN) 收发器，内置隔离式直流-直流转换器。隔离式直流-直流转换器在空间受限的隔离式设计中无需使用单独的隔离式电源。低辐射、隔离式直流/直流转换器符合CISPR 32辐射发射B类标准，在简单的两层PCB上仅使用两个铁氧体磁珠。额外的20mA输出电流可用于为板上的其他电路供电。Texas Instruments ISOW1044提供集成10Mbps GPIO通道，有助于去除用于诊断、LED指示或电源监控的额外数字隔离器或光耦合器。

数据手册：*附件：Texas Instruments ISOW1044隔离式CAN FD收发器数据手册.pdf

特性

• 符合ISO 11898-2:2016物理层标准的要求
  • 支持经典CAN：1Mbps
  • 优化用于CAN FD：2Mbps和5Mbps
• 低排放、低噪声的集成式直流-直流转换器
  • 符合CISPR 32和EN 55032 B类要求（大于6dB），并在两层PCB上留有裕度
  • 25MHz的低频电源转换器可实现低噪声性能
• 其他10Mbps GPIO通道
• 高效率输出功率
  • 典型效率：47%
  • 隔离输出电压精度：±5%
  • 额外输出电流：20mA
• 用于CAN和直流/直流的独立电源
  • 逻辑电源 (V IO )：1.71V至5.5V
  • 电源转换器电源 (V DD )：4.5V至5.5V
• 故障保护CAN FD收发器
  • 总线故障保护电压：±58V DC
  • 接收器共模输入电压：±12V
  • 通过BUS唤醒模式远程唤醒
• 典型环路延迟：167ns
• 增强型和基础型隔离选项
• 高CMTI：±100kV/µs（典型值）
• 高ESD总线保护 (GND2)
  • ±12kV HBM ESD
  • IEC 61000-4-2接触放电：±8kV
• 工作温度范围：-40°C至125°C
• 电流限制和热关断
• 20引脚宽体SOIC封装
• 已计划安全相关认证
  • 符合DIN VDE V 0884-11:2017-01标准的VDE增强型和基础型绝缘
  • UL 1577组件认证计划
  • IEC 62368-1、IEC 61010-1、IEC 60601-1和GB 4943.1-2011认证

功能框图

‌德州仪器INA350：一款成本与尺寸优化的可编程增益仪表放大器‌

‌引言‌
在工业传感器、医疗设备和便携式监测系统中，仪表放大器(Instrumentation Amplifier, INA)是实现高精度信号调理的核心器件。德州仪器(TI)推出的INA350系列通过集成可编程增益和优化的外围设计，显著降低了系统复杂度与成本。本文将基于其数据手册解析其关键特性与应用场景。

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‌1. 核心特性‌

INA350的主要优势体现在以下方面：

• ‌增益灵活可调‌：
  • INA350ABS提供G=10或G=20的增益选项，INA350CDS支持G=30或G=50，通过GS引脚逻辑电平切换。
  • 无需外部电阻网络，内置精密匹配电阻（如90kΩ/145kΩ），节省BOM成本和PCB空间。
• ‌超小封装‌：
  • 提供10-pin X2QFN（3 mm²）、8-pin WSON（4 mm²）和8-pin SOT23（4.64 mm²）选项，适合紧凑型设计。
• ‌低功耗设计‌：
  • 静态电流仅100 µA（典型值），集成关断模式可将电流降至1.25 µA，延长电池寿命。
• ‌高性能指标‌：
  • CMRR达95 dB（全增益范围），偏移电压低至0.2 mV（典型值）。
  • 带宽100 kHz（G=10时），支持10至14位ADC系统。

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‌2. 典型应用场景‌

INA350的优化设计使其适用于以下领域：

• ‌传感器信号调理‌：如电桥网络（称重传感器）、压力/温度传感器差分信号转换。
• ‌医疗设备‌：血氧监测、血糖仪等对功耗敏感的便携设备。
• ‌工业模块‌：模拟输入模块、流量变送器的前端放大。

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‌3. 关键设计要点‌

‌3.1 增益配置‌

• ‌逻辑控制‌：GS引脚接低电平时，INA350ABS/INA350CDS分别选择G=10/G=30；高电平或无连接时切换至G=20/G=50。
• ‌误差控制‌：增益误差典型值为0.05%（G=10），最大0.6%（全增益范围），可通过校准进一步提升精度。

‌3.2 电源与布局建议‌

• ‌宽电压支持‌：单电源1.8 V至5.5 V，双电源±0.9 V至±2.75 V。
• ‌PCB布局‌：
  • 参考引脚（REF）需低阻抗驱动，建议靠近放大器布置去耦电容。
  • 热焊盘（如WSON封装）需连接至V-以优化散热。

‌3.3 抗干扰设计‌

• ‌EMIRR性能‌：在1 GHz频率下仍保持96 dB的电磁干扰抑制比，适合高噪声环境。
• ‌输入保护‌：差分输入耐压±10 mA（二极管钳位），避免过压损坏。

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‌4. 性能验证数据‌

• ‌温漂特性‌：偏移电压温漂仅±0.6 µV/°C（典型值），在-40°C至125°C范围内稳定工作。
• ‌动态响应‌：驱动500 pF容性负载时过冲<20%，建立时间38 µs（G=10至0.01%精度）。