探秘 INA1H94-SP 耐辐射高共模电压差动放大器

在电子设计领域，对于一些特殊环境下的应用，如航空航天、核工业等，需要使用具备耐辐射性能的电子器件。今天，我们就来深入了解一款名为 INA1H94 - SP 的耐辐射高共模电压差动放大器，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

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一、器件特性

1. 辐射性能

INA1H94 - SP 具有出色的辐射性能，属于 QML V 类（QMLV）、RHA、SMD（5962R2121201VXC）。它在高达 TID = 100krad(Si) 的条件下无 ELDRS，SEL 对于 LET 的抗扰度为 75MeV×cm²/mg，SEE 对于 LET 的额定抗扰度也为 75MeV×cm²/mg。这使得它能够在辐射环境下稳定工作，为相关应用提供可靠保障。

2. 电气性能

• 共模电压范围：其共模电压范围可达 ±150V，最低 CMRR 在 –55°C 至 +125°C 范围内为 84dB，能够有效抑制共模信号的干扰。
• DC 规格：最大失调电压为 3500μV，典型失调电压漂移为 3μV/°C；最大增益误差为 0.047%，典型增益误差漂移为 1.5ppm/°C；典型增益非线性度为 0.0005% FSR，保证了信号处理的高精度。
• AC 性能：小信号带宽为 500kHz，典型压摆率为 5V/μs，能够快速响应信号变化。
• 电源特性：宽电源电压范围为 ±2V 至 ±9V，最大静态电流为 900μA，±9V 电源下的输出摆幅为 ±7.5V，具有较好的电源适应性和低功耗特性。

二、应用场景

1. 高压电流检测

在一些高压电路中，需要精确检测电流大小。INA1H94 - SP 的高共模电压范围和高精度特性使其能够在高压环境下准确测量电流，为电路的安全运行提供保障。

2. 电芯电压监控

在电池管理系统中，需要实时监控电芯的电压。INA1H94 - SP 可以在高共模电压下精确测量电芯的差分电压，从而实现对电芯电压的准确监控，确保电池的安全和性能。

3. 电源电流监控

对于电源系统，监控电流是非常重要的。INA1H94 - SP 能够在不同电源电压下稳定工作，准确测量电源电流，为电源系统的优化和管理提供数据支持。

4. 电机控制

在电机控制中，需要对电机的电流和电压进行精确控制。INA1H94 - SP 的高精度和快速响应特性使其能够满足电机控制的要求，提高电机的控制精度和性能。

5. 替代隔离电路

在很多无需电流隔离的应用中，INA1H94 - SP 可以取代隔离放大器，省去昂贵的隔离输入侧电源，以及相关的纹波、噪声和静态电流，降低成本和系统复杂度。

三、器件说明

INA1H94 - SP 是一款耐辐射精密单位增益差动放大器，它是单一、单片器件，包括一个精密运算放大器和一个集成型薄膜电阻器网络。这种设计使得它能够在出现高达 ±150V 共模信号时精确测量小差分电压，具有高共模抑制比、高线性度和低增益误差等优点。

四、引脚配置和功能

INA1H94 - SP 采用 HKX（8 引脚 CFP）封装，其引脚功能如下：	编号	名称	类型	说明
8	–IN	输入	反相输入
1	+IN	输入	同相输入
3	REFA	输入	基准输入
7	REFB	输入	基准输入
2	V–	电源	负电源
5,6	V+	电源	正电源（引脚 5 和 6 在器件内部相互短接）
4	VOUT	输出	输出

五、规格参数

1. 绝对最大额定值

在自然通风条件下的工作温度范围内，电源电压 VS 最大可达 24V，但为实现长期可靠性，建议将电源电压保持在 18V 或以下。数字输入引脚电压范围持续为 -150V 至 150V，信号输入引脚电流最大为 ±10mA，基准引脚上的最大电压为 (V – ) – 0.3V 至 (V+) + 0.3V。工作温度范围为 -55°C 至 150°C，结温最大为 150°C，存储温度范围为 -65°C 至 150°C。

2. ESD 等级

人体放电模型（HBM）符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS - 001 标准，静电放电电压为 ±1500V；充电器件模型（CDM）符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS - 002 标准，静电放电电压为 ±1000V。

3. 建议运行条件

单电源电压范围为 4V 至 18V，双电源电压范围为 ±2V 至 ±9V，工作温度范围为 -55°C 至 125°C。

4. 热性能信息

INA1H94 - SP HKX（CFP）8 引脚封装的结至环境热阻为 119.8℃/W，结至外壳（顶部）热阻为 42.0℃/W，结至电路板热阻为 102.2℃/W 等，这些热性能参数对于散热设计非常重要。

5. 电气特性

在不同电源电压和温度条件下，INA1H94 - SP 具有不同的电气特性。例如，在 VS = ±9V、TA = 25°C、RL = 10kΩ 接地，且 VCM = REFA = REFB = GND 的条件下，增益初始值为 1V/V，增益误差在 -55°C 至 +125°C 范围内为 ±0.005% 至 ±0.047% FSR 等。

六、详细说明

1. 共模范围

INA1H94 - SP 的高共模范围是通过使用高精度电阻分压器对输入信号进行分频来实现的。该电阻分压器使正输入和负输入都在内部运算放大器的输入范围内，此输入范围取决于电源电压。在实际应用中，可通过图 5 - 1 确定特定电源电压的最大共模范围，也可通过确保内部放大器的正输入和负输入都在电源电压的 1.5V 范围内来计算最大共模范围。

2. 器件功能模式

建议最大电源条件为 VS = 18V，可通过 18V 单端电源或 ±9V 双电源实现；最小电源条件为 VS = 4V。为保持高共模抑制（CMR），需确保具有驱动两个输入的低源阻抗，与输入引脚 +IN 和 –IN 串联的 75Ω 电阻会降低共模抑制比（CMRR）。

七、应用和实施

1. 应用信息

在典型应用中，需将电源旁路电容器连接到接近器件引脚的位置，确保两条输入路径连接对称，且源阻抗和电容匹配良好，以避免将共模信号转换为差分信号。

2. 典型应用 - SAR ADC 12 - B,8 通道电池电芯电压监控器

该应用电路可支持八节标准锂离子 4.2V 电池，通过 INA1H94 - SP 精确测量每个电池单元的电压，并将共模电压电平转换到 ADC 输入范围。在设计过程中，需选择高等级 C0G（NP0）电容器，使用短的低阻抗连接将 REFA 和 REFB 输入基准引脚连接到 GND 等。

3. 电源相关建议

INA1H94 - SP 的标称性能在单电源 4V 至 18V 电源电压和双电源 ±2V 至 ±9V 电源电压范围内测得，允许的输入共模电压范围随电源电压而变化。

4. 布局

良好的 PCB 布局规范可改善器件的运行性能，如将差分信号布线在一起，使用接地覆铜来屏蔽输入对，在靠近 V + 和 V – 电源引脚的位置使用低 ESR 陶瓷旁路电容器等。

八、器件和文档支持

1. 器件支持

TI 提供 PSpice® for TI 和 TINA - TI™ 仿真软件等开发工具，可帮助评估模拟电路性能，降低开发成本并缩短上市时间。

2. 文档支持

可参阅《信号》电子书、德州仪器（TI）工程材料样片与 MIL - PRF - 38535 QML V 类加工的比较等相关文档。

3. 接收文档更新通知

可导航至 ti.com 上的器件产品文件夹，点击通知进行注册，每周接收产品信息更改摘要。

4. 支持资源

TI E2E™ 中文支持论坛是工程师的重要参考资料，可直接从专家处获得快速、经过验证的解答和设计帮助。

INA1H94 - SP 是一款性能优异的耐辐射高共模电压差动放大器，在多个领域都有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以充分考虑其特性和优势，以实现更可靠、更高效的设计。大家在使用这款器件的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。