音频差分线路接收器 INA137 和 INA2137：高性能音频应用的理想之选

在音频和通用应用领域，差分线路接收器扮演着至关重要的角色。今天，我们就来深入探讨一下 INA137 和 INA2137 这两款高性能音频差分线路接收器，看看它们究竟有哪些独特之处，能为我们的设计带来怎样的便利。

文件下载：ina2137.pdf

产品概述

INA137 和 INA2137 是由高性能运算放大器和片上精密电阻组成的差分线路接收器，有单通道（INA137）和双通道（INA2137）两种版本可供选择。它们专为高性能音频应用而设计，具备出色的交流特性，如低失真（1kHz 时为 0.0005%）、高转换速率（14V/µs），能确保良好的动态响应。此外，宽输出电压摆幅和高输出驱动能力使其适用于各种严苛的应用场景。

关键特性

高性能音频指标

• 低失真：在 1kHz 时，总谐波失真加噪声（THD+Noise）仅为 0.0005%，这意味着在音频信号处理过程中，能够最大程度地还原原始音频信号，减少失真带来的音质损失。在整个音频频率范围内，THD+Noise 低于 0.001%，在约 10kHz 以下，失真甚至低于常用测试设备的测量极限。这对于追求高音质的音频系统来说，是非常关键的指标。
• 高转换速率：高达 14V/µs 的转换速率，使得放大器能够快速响应输入信号的变化，保证了音频信号在高频段的动态响应能力，避免了信号的失真和延迟，让声音更加清晰、自然。
• 快速建立时间：仅需 3µs 即可达到 0.01%的精度，这使得放大器能够在短时间内稳定输出信号，减少了信号的过渡过程，提高了音频系统的响应速度。

宽工作范围

• 宽电源电压范围：支持 ±4V 至 ±18V 的电源电压范围，这使得它们能够适应不同的电源环境，为设计带来了更大的灵活性。无论是在电池供电的便携式设备中，还是在需要高功率输出的专业音频设备中，都能稳定工作。
• 宽输出电压摆幅：能够提供较大的输出电压摆幅，满足不同负载的需求。在驱动高阻抗负载时，能够输出足够的功率，保证音频信号的强度和质量。

高精度设计

• 片上精密电阻：片上电阻经过激光微调，能够实现精确的增益和最佳的共模抑制比。而且，电阻的温度系数跟踪特性良好，能够在不同温度环境下保持增益精度和共模抑制比的稳定性。内部电阻的比值匹配，但绝对值有 ±25%的误差，在实际应用中需要根据具体情况进行调整。
• 高共模抑制比（CMRR）：典型值为 90dB，能够有效抑制共模信号的干扰，提高差分信号的质量。在复杂的电磁环境中，能够减少外界干扰对音频信号的影响，保证音频系统的稳定性和可靠性。

低功耗设计

• 低静态电流：最大静态电流仅为 2.9mA，这使得它们在工作过程中消耗的功率较低，适合用于对功耗要求较高的应用场景，如便携式音频设备、电池供电系统等。

多种封装形式

• 单通道版本：INA137 提供 8 引脚 DIP 和 SO - 8 表面贴装两种封装形式，方便不同的 PCB 布局和安装需求。
• 双通道版本：INA2137 提供 14 引脚 DIP 和 SO - 14 表面贴装两种封装形式，适用于需要同时处理多个音频通道的应用场景。

技术规格

电气特性

在 (V{S}= pm 18V)、(T{A}= +25^{circ}C)、(R_{L}= 2kΩ)、(G = 1/2) 且参考引脚接地的条件下，INA137 和 INA2137 的各项电气参数表现出色。例如，输出噪声电压在 20Hz 至 20kHz 范围内为 3.5µVrms，1kHz 时为 26nV/√Hz，这些低噪声指标有助于提高音频信号的纯净度。输入共模电压范围为正 3(V+) - 6V 至负 3(V - ) + 3V，差分电压范围为 74V，共模抑制比为 90dB，这些参数保证了放大器在不同输入信号条件下的稳定性和抗干扰能力。

绝对最大额定值

• 电源电压：V+ 至 V - 之间的最大电压为 40V，超过这个电压可能会导致器件损坏。
• 输入电压范围：输入电压范围为 ±80V，在实际应用中需要注意输入信号的幅度，避免超出这个范围。
• 输出短路：允许输出短路到地，但每个封装中只能有一个通道进行短路操作，短路时间为连续。
• 工作温度范围：工作温度范围为 - 55°C 至 +125°C，存储温度范围为 - 55°C 至 +125°C，结温最大为 +150°C，这些温度参数限制了器件的使用环境，在设计时需要考虑散热和温度补偿等问题。

典型性能曲线

文档中给出了一系列典型性能曲线，直观地展示了 INA137 和 INA2137 在不同条件下的性能表现。例如，总谐波失真加噪声（THD+Noise）与频率的关系曲线、互调失真（DIM）与输出幅度的关系曲线等。通过这些曲线，我们可以了解到放大器在不同频率和输出幅度下的失真情况，从而根据实际需求选择合适的工作点。在设计音频系统时，我们可以根据这些曲线来优化电路参数，以达到最佳的音频性能。

应用信息

基本配置

INA137 和 INA2137 可以通过调整输入和反馈电阻来实现不同的增益。当输入和反馈电阻按照特定方式连接时，可以实现 (G = 1/2)（ - 6dB）或 (G = 2)（ + 6dB）的增益。对于需要 (G = 1)（0dB）的应用，推荐使用 INA134 和 INA2134。在实际应用中，我们需要根据具体的增益需求来选择合适的电阻值和连接方式。

电源去耦

对于电源噪声较大或阻抗较高的应用，强烈建议使用去耦电容。将电容靠近器件引脚放置，能够有效降低电源噪声对放大器的影响，提高音频系统的稳定性。在设计 PCB 时，要合理布局去耦电容的位置，确保其能够发挥最佳的去耦效果。

输入源阻抗匹配

为了保证良好的共模抑制比，连接到输入引脚的源阻抗必须近似相等。如果源阻抗存在 5Ω 的不匹配，会使典型器件的共模抑制比下降到约 77dB（RTO）。当源阻抗存在已知的不匹配时，可以在相反输入引脚串联一个额外的电阻来保持良好的共模抑制。在实际应用中，我们需要仔细测量和调整输入源的阻抗，以确保放大器能够正常工作。

音频性能优势

由于其低失真、低噪声和宽带宽的特性，INA137 和 INA2137 在高质量音频应用中表现出色。激光微调的匹配电阻提供了最佳的共模抑制比，与使用运算放大器和分立精密电阻实现的电路相比，具有明显的优势。在设计音频系统时，我们可以充分利用这些优势，提高音频信号的质量和抗干扰能力。

失调电压调整

大多数应用不需要外部失调调整，因为 INA137 和 INA2137 已经经过激光微调，具有较低的失调电压和漂移。但如果需要进行失调电压调整，可以使用文档中提供的可选电路。将信号施加到参考引脚时，源阻抗应小于 10Ω，以保持良好的共模抑制。在实际应用中，我们可以根据具体情况选择是否进行失调电压调整，以及如何进行调整。

多种应用场景

除了基本的音频差分线路接收应用外，INA137 和 INA2137 还可以用于多种其他应用，如精密求和放大器、提升输出电流、电流接收器、精密电压参考、精密平均价值放大器等。在 INA105 数据手册中可以找到更多的应用思路。在设计电路时，我们可以根据具体的应用需求，灵活运用这些功能，实现不同的电路功能。

封装与订购信息

INA137 和 INA2137 提供多种封装形式和订购选项，以满足不同用户的需求。单通道的 INA137 有 8 引脚 DIP（INA137PA）和 SO - 8 表面贴装（INA137UA）两种封装；双通道的 INA2137 有 14 引脚 DIP（INA2137PA）和 SO - 14 表面贴装（INA2137UA）两种封装。所有产品的工作温度范围均为 - 40°C 至 +85°C。在订购时，需要根据具体的应用需求和 PCB 布局选择合适的封装形式。

ESD 防护

这些集成电路对静电放电（ESD）敏感，因此在处理和安装时需要采取适当的预防措施。ESD 损坏可能导致器件性能下降甚至完全失效，特别是对于精密集成电路，微小的参数变化都可能导致器件无法满足规格要求。在实际操作中，我们要注意佩戴防静电手环、使用防静电工作台等，以避免 ESD 对器件造成损坏。

总结

INA137 和 INA2137 是两款性能卓越的音频差分线路接收器，具有低失真、高转换速率、宽工作范围、高精度等优点。它们适用于各种音频和通用应用场景，能够为音频系统的设计提供可靠的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和条件，合理选择和使用这两款器件，并注意 ESD 防护和电路的优化设计。你在使用 INA137 和 INA2137 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。