音頻差分線路接收器 INA137 和 INA2137：高性能音頻應(yīng)用的理想之選

在音頻和通用應(yīng)用領(lǐng)域，差分線路接收器扮演著至關(guān)重要的角色。今天，我們就來深入探討一下 INA137 和 INA2137 這兩款高性能音頻差分線路接收器，看看它們究竟有哪些獨(dú)特之處，能為我們的設(shè)計(jì)帶來怎樣的便利。

文件下載：ina2137.pdf

產(chǎn)品概述

INA137 和 INA2137 是由高性能運(yùn)算放大器和片上精密電阻組成的差分線路接收器，有單通道（INA137）和雙通道（INA2137）兩種版本可供選擇。它們專為高性能音頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具備出色的交流特性，如低失真（1kHz 時(shí)為 0.0005%）、高轉(zhuǎn)換速率（14V/μs），能確保良好的動態(tài)響應(yīng)。此外，寬輸出電壓擺幅和高輸出驅(qū)動能力使其適用于各種嚴(yán)苛的應(yīng)用場景。

關(guān)鍵特性

高性能音頻指標(biāo)

• 低失真：在 1kHz 時(shí)，總諧波失真加噪聲（THD+Noise）僅為 0.0005%，這意味著在音頻信號處理過程中，能夠最大程度地還原原始音頻信號，減少失真帶來的音質(zhì)損失。在整個(gè)音頻頻率范圍內(nèi)，THD+Noise 低于 0.001%，在約 10kHz 以下，失真甚至低于常用測試設(shè)備的測量極限。這對于追求高音質(zhì)的音頻系統(tǒng)來說，是非常關(guān)鍵的指標(biāo)。
• 高轉(zhuǎn)換速率：高達(dá) 14V/μs 的轉(zhuǎn)換速率，使得放大器能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，保證了音頻信號在高頻段的動態(tài)響應(yīng)能力，避免了信號的失真和延遲，讓聲音更加清晰、自然。
• 快速建立時(shí)間：僅需 3μs 即可達(dá)到 0.01%的精度，這使得放大器能夠在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定輸出信號，減少了信號的過渡過程，提高了音頻系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

寬工作范圍

• 寬電源電壓范圍：支持 ±4V 至 ±18V 的電源電壓范圍，這使得它們能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境，為設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性。無論是在電池供電的便攜式設(shè)備中，還是在需要高功率輸出的專業(yè)音頻設(shè)備中，都能穩(wěn)定工作。
• 寬輸出電壓擺幅：能夠提供較大的輸出電壓擺幅，滿足不同負(fù)載的需求。在驅(qū)動高阻抗負(fù)載時(shí)，能夠輸出足夠的功率，保證音頻信號的強(qiáng)度和質(zhì)量。

高精度設(shè)計(jì)

• 片上精密電阻：片上電阻經(jīng)過激光微調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的增益和最佳的共模抑制比。而且，電阻的溫度系數(shù)跟蹤特性良好，能夠在不同溫度環(huán)境下保持增益精度和共模抑制比的穩(wěn)定性。內(nèi)部電阻的比值匹配，但絕對值有 ±25%的誤差，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。
• 高共模抑制比（CMRR）：典型值為 90dB，能夠有效抑制共模信號的干擾，提高差分信號的質(zhì)量。在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，能夠減少外界干擾對音頻信號的影響，保證音頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

低功耗設(shè)計(jì)

• 低靜態(tài)電流：最大靜態(tài)電流僅為 2.9mA，這使得它們在工作過程中消耗的功率較低，適合用于對功耗要求較高的應(yīng)用場景，如便攜式音頻設(shè)備、電池供電系統(tǒng)等。

多種封裝形式

• 單通道版本：INA137 提供 8 引腳 DIP 和 SO - 8 表面貼裝兩種封裝形式，方便不同的 PCB 布局和安裝需求。
• 雙通道版本：INA2137 提供 14 引腳 DIP 和 SO - 14 表面貼裝兩種封裝形式，適用于需要同時(shí)處理多個(gè)音頻通道的應(yīng)用場景。

技術(shù)規(guī)格

電氣特性

在 (V{S}= pm 18V)、(T{A}= +25^{circ}C)、(R_{L}= 2kΩ)、(G = 1/2) 且參考引腳接地的條件下，INA137 和 INA2137 的各項(xiàng)電氣參數(shù)表現(xiàn)出色。例如，輸出噪聲電壓在 20Hz 至 20kHz 范圍內(nèi)為 3.5μVrms，1kHz 時(shí)為 26nV/√Hz，這些低噪聲指標(biāo)有助于提高音頻信號的純凈度。輸入共模電壓范圍為正 3(V+) - 6V 至負(fù) 3(V - ) + 3V，差分電壓范圍為 74V，共模抑制比為 90dB，這些參數(shù)保證了放大器在不同輸入信號條件下的穩(wěn)定性和抗干擾能力。

絕對最大額定值

• 電源電壓：V+ 至 V - 之間的最大電壓為 40V，超過這個(gè)電壓可能會導(dǎo)致器件損壞。
• 輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為 ±80V，在實(shí)際應(yīng)用中需要注意輸入信號的幅度，避免超出這個(gè)范圍。
• 輸出短路：允許輸出短路到地，但每個(gè)封裝中只能有一個(gè)通道進(jìn)行短路操作，短路時(shí)間為連續(xù)。
• 工作溫度范圍：工作溫度范圍為 - 55°C 至 +125°C，存儲溫度范圍為 - 55°C 至 +125°C，結(jié)溫最大為 +150°C，這些溫度參數(shù)限制了器件的使用環(huán)境，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮散熱和溫度補(bǔ)償?shù)葐栴}。

典型性能曲線

文檔中給出了一系列典型性能曲線，直觀地展示了 INA137 和 INA2137 在不同條件下的性能表現(xiàn)。例如，總諧波失真加噪聲（THD+Noise）與頻率的關(guān)系曲線、互調(diào)失真（DIM）與輸出幅度的關(guān)系曲線等。通過這些曲線，我們可以了解到放大器在不同頻率和輸出幅度下的失真情況，從而根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的工作點(diǎn)。在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，我們可以根據(jù)這些曲線來優(yōu)化電路參數(shù)，以達(dá)到最佳的音頻性能。

應(yīng)用信息

基本配置

INA137 和 INA2137 可以通過調(diào)整輸入和反饋電阻來實(shí)現(xiàn)不同的增益。當(dāng)輸入和反饋電阻按照特定方式連接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn) (G = 1/2)（ - 6dB）或 (G = 2)（ + 6dB）的增益。對于需要 (G = 1)（0dB）的應(yīng)用，推薦使用 INA134 和 INA2134。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的增益需求來選擇合適的電阻值和連接方式。

電源去耦

對于電源噪聲較大或阻抗較高的應(yīng)用，強(qiáng)烈建議使用去耦電容。將電容靠近器件引腳放置，能夠有效降低電源噪聲對放大器的影響，提高音頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，要合理布局去耦電容的位置，確保其能夠發(fā)揮最佳的去耦效果。

輸入源阻抗匹配

為了保證良好的共模抑制比，連接到輸入引腳的源阻抗必須近似相等。如果源阻抗存在 5Ω 的不匹配，會使典型器件的共模抑制比下降到約 77dB（RTO）。當(dāng)源阻抗存在已知的不匹配時(shí)，可以在相反輸入引腳串聯(lián)一個(gè)額外的電阻來保持良好的共模抑制。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要仔細(xì)測量和調(diào)整輸入源的阻抗，以確保放大器能夠正常工作。

音頻性能優(yōu)勢

由于其低失真、低噪聲和寬帶寬的特性，INA137 和 INA2137 在高質(zhì)量音頻應(yīng)用中表現(xiàn)出色。激光微調(diào)的匹配電阻提供了最佳的共模抑制比，與使用運(yùn)算放大器和分立精密電阻實(shí)現(xiàn)的電路相比，具有明顯的優(yōu)勢。在設(shè)計(jì)音頻系統(tǒng)時(shí)，我們可以充分利用這些優(yōu)勢，提高音頻信號的質(zhì)量和抗干擾能力。

失調(diào)電壓調(diào)整

大多數(shù)應(yīng)用不需要外部失調(diào)調(diào)整，因?yàn)?INA137 和 INA2137 已經(jīng)經(jīng)過激光微調(diào)，具有較低的失調(diào)電壓和漂移。但如果需要進(jìn)行失調(diào)電壓調(diào)整，可以使用文檔中提供的可選電路。將信號施加到參考引腳時(shí)，源阻抗應(yīng)小于 10Ω，以保持良好的共模抑制。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體情況選擇是否進(jìn)行失調(diào)電壓調(diào)整，以及如何進(jìn)行調(diào)整。

多種應(yīng)用場景

除了基本的音頻差分線路接收應(yīng)用外，INA137 和 INA2137 還可以用于多種其他應(yīng)用，如精密求和放大器、提升輸出電流、電流接收器、精密電壓參考、精密平均價(jià)值放大器等。在 INA105 數(shù)據(jù)手冊中可以找到更多的應(yīng)用思路。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，靈活運(yùn)用這些功能，實(shí)現(xiàn)不同的電路功能。

封裝與訂購信息

INA137 和 INA2137 提供多種封裝形式和訂購選項(xiàng)，以滿足不同用戶的需求。單通道的 INA137 有 8 引腳 DIP（INA137PA）和 SO - 8 表面貼裝（INA137UA）兩種封裝；雙通道的 INA2137 有 14 引腳 DIP（INA2137PA）和 SO - 14 表面貼裝（INA2137UA）兩種封裝。所有產(chǎn)品的工作溫度范圍均為 - 40°C 至 +85°C。在訂購時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和 PCB 布局選擇合適的封裝形式。

ESD 防護(hù)

這些集成電路對靜電放電（ESD）敏感，因此在處理和安裝時(shí)需要采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。ESD 損壞可能導(dǎo)致器件性能下降甚至完全失效，特別是對于精密集成電路，微小的參數(shù)變化都可能導(dǎo)致器件無法滿足規(guī)格要求。在實(shí)際操作中，我們要注意佩戴防靜電手環(huán)、使用防靜電工作臺等，以避免 ESD 對器件造成損壞。

總結(jié)

INA137 和 INA2137 是兩款性能卓越的音頻差分線路接收器，具有低失真、高轉(zhuǎn)換速率、寬工作范圍、高精度等優(yōu)點(diǎn)。它們適用于各種音頻和通用應(yīng)用場景，能夠?yàn)橐纛l系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和條件，合理選擇和使用這兩款器件，并注意 ESD 防護(hù)和電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。你在使用 INA137 和 INA2137 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。