Comment l'INA333 amplifie les signaux de petits capteurs

Le circuit intégré d'amplificateur de instrumentation INA333 est conçu pour mesurer avec précision des signaux différentiels très petits. Cet article explique les principales caractéristiques de l'INA333, les fonctions des broches, les pièces équivalentes, le principe de fonctionnement, l'utilisation appropriée, les applications dans le monde réel et la comparaison avec d'autres amplificateurs de instrumentation.

Catalogue

Amplificateur de Instrumentation INA333 IC

L'INA333 est un amplificateur de instrumentation de précision à faible puissance utilisé pour amplifier des signaux différentiels très petits provenant de capteurs. Il est adapté aux applications nécessitant une mesure précise des signaux, telles que les cellules de charge, les dispositifs médicaux, les instruments portables et les systèmes d'acquisition de données. Il prend en charge l'ajustement du gain avec une résistance externe et fonctionne bien dans des circuits à faible tension alimentés par batterie. L'INA333 est disponible en emballages compacts VSSOP à 8 broches et WSON.

Équivalent pour INA333 IC

• INA317

• AD8237

• AD623

• AD8226

• INA188

Caractéristiques et spécifications clés de l'INA333

Paramètre	INA333 Spécification
Type de dispositif	Amplificateur de précision
Plage de tension d'alimentation	1,8 V à 5,5 V
Tension d'alimentation maximale absolue	7 V
Plage de gain	1 à 1000
Formule de gain	G = 1 + (100 kΩ / RG)
Tension décalée d'entrée	25 μV (Max), G ≥ 100
Dérive de la tension de décalage	0,1 μV/°C, G ≥ 100
Densité de bruit d'entrée	50 nV/√Hz, G ≥ 100
Rapport de réjection du mode commun (CMRR)	100 dB (Min), G ≥ 10
Courant de polarisation d'entrée	200 pA (Max)
Courant de repos	50 μA (Typique)
Plage de tension d'entrée	(V−) + 0,1 V à (V+) − 0,1 V
Plage de tension de sortie	(V−) + 0,05 V à (V+) − 0,05 V
Filtrage RFI	Entrées filtrées RFI intégrées
Plage de température de fonctionnement	−40°C à +125°C
Plage de température de stockage	−65°C à +150°C
Température de jonction	+150°C (Max)
Évaluation ESD selon le modèle de corps humain (HBM)	±4000 V
Évaluation ESD selon le modèle de dispositif chargé (CDM)	±1000 V
Évaluation ESD selon le modèle de machine (MM)	±200 V
Options d'emballage	VSSOP à 8 broches, WSON à 8 broches
Résistance thermiques entre la jonction et l'ambiance (VSSOP)	169,5 °C/W
Résistance thermiques entre la jonction et l'ambiance (WSON)	60 °C/W
Fonctionnement basse consommation	Oui
Performance de précision	Haute précision, faible dérive, faible bruit

Configuration des broches et fonctions de l'INA333

N° de broche	Nom de la broche	I/O	Fonction
1	RG	—	Broche de réglage du gain. Connectez une résistance de gain entre les broches 1 et 8 pour régler le gain de l'amplificateur au-dessus de 1.
2	VIN−	Entrée	Signal d'entrée différentiel inversé (négatif).
3	VIN+	Entrée	Signal d'entrée différentiel non inversé (positif).
4	V−	Alimentation	Connexion de l'alimentation négative.
5	REF	Entrée	Entrée de tension de référence qui définit le niveau de référence de sortie. Généralement connecté à la terre dans les systèmes à alimentation unique.
6	VOUT	Sortie	Signal de sortie amplifié.
7	V+	Alimentation	Connexion de l'alimentation positive.
8	RG	—	Broche de réglage du gain. Connectez une résistance de gain entre les broches 1 et 8 pour configurer le gain souhaité.

Comment fonctionne l'INA333 IC

L'INA333 utilise une architecture d'amplificateur instrumentation à trois amplificateurs pour amplifier précisément de petits signaux différentiels tout en rejetant le bruit indésirable. Comme indiqué dans le schéma, les signaux d'entrée entrent par VIN+ et VIN−, où des entrées filtrées RFI intégrées aident à réduire les interférences radiofréquence avant l'amplification.

La première étape se compose des amplificateurs A1 et A2, qui amplifient la tension différentielle entre les deux signaux d'entrée. Le gain est déterminé par la résistance externe RG connectée entre les broches 1 et 8. Une valeur RG plus petite produit un gain plus élevé selon l'équation G = 1 + (100 kΩ / RG).

Les signaux amplifiés sont ensuite envoyés à l'amplificateur A3, qui agit comme un amplificateur différentiel. Cette étape soustrait les deux signaux amplifiés, rejette le bruit en mode commun et produit une tension de sortie précise à VOUT. La broche REF permet de décaler le niveau de tension de sortie lorsque cela est nécessaire, tandis que V+ et V− fournissent l'alimentation de l'appareil.

Comment utiliser l'INA333 IC

L'INA333 peut être utilisé comme amplificateur de précision pour de petits signaux de capteur. Dans ce circuit, la broche 7 est connectée à l'alimentation de +5 V, tandis que la broche 4 est connectée à la terre. Un condensateur de dérivation de 0,1 μF est placé près de la broche d'alimentation pour réduire le bruit d'alimentation et aider à maintenir la stabilité du circuit.

Le signal d'entrée est connecté à VIN+ et VIN−, et le gain est réglé par la résistance R1 entre les broches 1 et 8. Avec une résistance de gain de 500 Ω, le gain est d'environ 201 en utilisant la formule G = 1 + (100 kΩ / RG). La broche REF est connectée à la terre, de sorte que la sortie est référencée à 0 V. Le signal amplifié est pris à la broche 6 et peut être envoyé à un ADC, à un microcontrôleur ou à un circuit de mesure.

Applications réelles de l'INA333

Balances électroniques

L'INA333 est couramment utilisé dans les balances électroniques pour amplifier les signaux de très faible tension provenant des cellules de charge. Sa faible tension de décalage et sa haute précision aident à produire des lectures de poids stables et précises, même lors de la mesure de petits changements de charge.

Équipement de surveillance médicale

Les dispositifs médicaux mesurent souvent des signaux biologiques faibles qui nécessitent une amplification précise. L'INA333 aide à améliorer la qualité du signal en amplifiant les signaux de faible niveau tout en réduisant le bruit électrique indésirable.

Systèmes industriels, d'acquisition de données et de mesure environnementale

L'INA333 est utile dans la surveillance industrielle, les systèmes d'acquisition de données et les équipements de détection environnementale. Il amplifie les sorties de petits capteurs provenant de dispositifs de mesure de pression, de force, de température et d'autres avant que les signaux ne soient traités par un ADC, un contrôleur ou un système d'enregistrement.

Instruments de test portables et alimentés par batterie

En raison de sa faible consommation d'énergie, l'INA333 est adapté aux compteurs portables, aux outils de test portables et aux systèmes de capteurs alimentés par batterie. Il aide à prolonger la durée de vie de la batterie tout en fournissant une amplification précise pour de petits signaux.

INA333 vs autres amplificateurs d'instrumentation

Spécifications	INA333	INA317	AD623	AD8226	INA826	AD620
Fabricant	Texas Instruments	Texas Instruments	Analog Devices	Analog Devices	Texas Instruments	Analog Devices
Plage de tension d'alimentation	1,8 V à 5,5 V	1.8 V à 5.5 V	3 V à 12 V	2.2 V à 36 V	2.7 V à 36 V	±2.3 V à ±18 V
Courant au repos	50 μA	50 μA	550 μA	350 μA	200 μA	1.3 mA
Tension d'entrée décalée (Max)	25 μV	25 μV	200 μV	35 μV	125 μV	50 μV
Dérive de décalage	0.1 μV/°C	0.1 μV/°C	2 μV/°C	0.3 μV/°C	0.4 μV/°C	0.6 μV/°C
Courant de polarisation d'entrée	200 pA	200 pA	25 nA	300 pA	5 nA	1 nA
CMRR (Min)	100 dB	100 dB	90 dB	100 dB	100 dB	100 dB
Densité de bruit d'entrée	50 nV/√Hz	50 nV/√Hz	35 nV/√Hz	22 nV/√Hz	28 nV/√Hz	9 nV/√Hz
Plage de gain	1 à 1000	1 à 1000	1 à 1000	1 à 1000	1 à 10 000	1 à 10 000
Méthode de réglage du gain	Résistor unique	Résistor unique	Résistor unique	Résistor unique	Résistor unique	Résistor unique
Sortie rail-à-rail	Oui	Oui	Près de rail-à-rail	Oui	Non	Non
Température de fonctionnement	-40°C à +125°C	-40°C à +125°C	-40°C à +85°C	-40°C à +125°C	-40°C à +125°C	-40°C à +85°C
Options d'emballage	VSSOP, WSON	VSSOP, WSON	SOIC, MSOP	MSOP	SOIC, VSSOP	DIP, SOIC
Force principale	Ultra-basse consommation	Remplacement direct	Coût faible	Faible bruit	Large plage d'alimentation	Haute précision

Dimensions mécaniques de l'INA333

Fabricant

Texas Instruments est un fabricant de circuits intégrés analogiques de premier plan. Il possède une forte expérience dans la fabrication d'amplificateurs de précision comme l'INA333. La société utilise des processus de semi-conducteurs avancés, une fabrication de plaquettes automatisée et des systèmes de test stricts. Cela aide l'INA333 à obtenir une faible tension de décalage, une faible dérive, un faible bruit et une performance stable. Texas Instruments utilise également un contrôle qualité et des tests de fiabilité pour soutenir le fonctionnement sur une large plage de température. Son réseau mondial de fabrication garantit un approvisionnement constant et une qualité de produit.

Questions fréquentes [FAQ]

1. Pourquoi l'INA333 utilise-t-il une broche de référence (REF) au lieu de connecter la sortie directement à la masse ?

La broche REF vous permet de déplacer la tension de sortie à un niveau souhaité. Cela est utile dans les systèmes à alimentation unique où la sortie ne peut pas descendre en dessous de la masse.

2. Comment le gain affecte-t-il la bande passante de l'INA333 ?

À mesure que le gain augmente, la bande passante diminue. Un gain plus élevé améliore l'amplification du signal mais réduit la plage de fréquence que l'amplificateur peut traiter avec précision.

3. Que se passe-t-il si la résistance de gain est déconnectée de l'INA333 ?

Si aucune résistance de gain n'est connectée, l'INA333 fonctionne à son gain minimum de 1, ce qui signifie que le signal d'entrée passe avec peu d'amplification.

4. L'INA333 peut-il mesurer avec précision des signaux de niveau microvolt ?

Oui. Sa faible tension de décalage, sa faible dérive et son CMRR élevé lui permettent d'amplifier des signaux différentiels très faibles avec une grande précision.

5. Pourquoi le rejet de mode commun est-il important dans les mesures de précision ?

Le rejet de mode commun aide à éliminer le bruit qui apparaît sur les deux lignes d'entrée. Cela améliore la précision des mesures dans des environnements électriquement bruyants.

6. Quels facteurs peuvent causer une saturation de sortie dans l'INA333 ?

Un gain excessif, de grands signaux d'entrée, une tension d'alimentation insuffisante ou une tension REF incorrecte peuvent causer l'atteinte des limites de tension de sortie.

7. L'INA333 est-il adapté aux systèmes de mesure à long terme ?

Oui. Sa faible dérive de décalage et sa performance stable aident à maintenir la précision des mesures sur de longues périodes de fonctionnement.