可編譯放大器

⑴ 可編程運放

http://pdf.dzsc.com/X54/MAX5430_1282366.pdf

+/-15V Digitally Programmable Precision Voltage-Dividers for PGAs

可編程精密分壓器MAX5431

MAX5431是一種用於增益可編程的精密分壓器。該器件主要特點是：對同相增益可編程放大器可獲得的增益為1、2、4及8；分壓比精度可達0025%；在晶元上集成了運放偏置電流補償用的匹配電阻;工作電壓為單電源＋12V～＋15V或雙電源±（12V～15V）；工作電流小，典型值為35μA；有CMOS與TTL電平兼容的兩線並行介面來控制增益；3V邏輯電平兼容；10管腳μMAX封裝，工作溫度范圍-40℃～ ＋85℃。
管腳排列及功能
MAX5431的管腳排列如圖1所示，其內部結構如圖2所示。它主要由4選1解碼器、4個模擬開關及4個分壓器電阻組成。根據 D0、D1 端輸入不同的電平來選擇不同的模擬開關閉合，使運算放大器有不同的增益，如附表所示。

H為分壓器電阻高端，L為低端，W為中間抽頭。Vdd為電源正電壓輸人、Vss為電源負電壓輸人、GND為地。若採用單電源時，Vss接GND。MATCH_H及MATCH_L內有一個匹配電阻，用來補償運算放大器由於輸人偏置電流引起的失調電壓。
典型應用電路
MAX5431的典型應用電路如圖3所示。它由μC（微控制器）來控制放大器的增益。MAX5431的開關時間取決於W端的負載電容。為此，W端與運放反相端之間的距離應盡量短，並且選擇低輸入電容的運算放大器。
在DO、D1輸入都是低電平時，模擬開關S1閉合，運算放大器接成跟隨器（RF=0，RIN ＝8R），所以輸出電壓 VOUT=VIN,其增益為l。若模擬開關S2閉合，則RF=RIN=4R，其增益為2，余類推。

⑵ 可編程增益放大器的可編程增益放大器的電路分析

可編程增益放大電路可對模擬信號進行放大、轉換、濾波，並能把器件中的多個功能模塊互聯，對電路進行重構，還可調整電路的增益、帶寬和閾值。對於可變增益放大器，若增益高，則失調電壓大，因此需要對運放進行准確調零，尤其要注意Al的輸出。在RFB端串聯電位器RP2進行增益的校準。運放A2由於負反饋可變，設定增益越大，閉環頻率響應越壞。需要選用增益可變范圍窄或開環頻率特性好的運放。對於小功率或精密運放，因為犧牲了交流特性，所以當輸入幾千赫茲以上的信號時應予以注意 。
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⑶ 可編程增益放大器的集成PGA

專門設計的可編程增益放大器電路即集成PGA。集成PGA電路的種類很多，如美國微芯Microchip公司生產的MCP6S21、MCP6S22、MCP6S26、MCP6S28系列，美國模擬儀器公司Analog Devices生產的AD8321等，都屬於可編程增益放大器。下面是以MCP6S系列PGA為例說明這種電路的原理及應用，其他於此類似。
MCP6S系列是一種單端、可級聯、增益可編程放大器，MCP6S21、MCP6S22、MCP6S26、MCP6S28分別是1路、2路、6路、8路可編程增益放大器，其主要特點如下：
·8種可編程增益選擇：+1、+2、+4、+5、+8、+10、+16或+32；
·SPI串列編程介面；
·級聯輸入和輸出；
·低增益誤差，最大正負百分之一；
·低漂移，最大正負275uv；
·低電源電流，典型值為1mA;
·單電源供電，2.5V~5.5V。
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⑷ 可編程增益放大器的可編程增益放大器的設計及工作

以基於VCA822的可編程增益放大器為例，其設計及工作原理如下：設計一個通過鍵盤設置增益，且具有AGC功能的寬頻放大器。放大器輸入端採用同相放大電路進行阻抗匹配，使輸入電阻達到MΩ數量級。該系統設計分為寬頻放大、峰值采樣、人機交互等3個模塊。
寬頻放大模塊中電壓增益可預置的功能是由VCA822實現。VCA822一款直流耦合型寬頻帶壓控增益放大器，最大工作頻帶寬度可達150 MHz。放大器增益由控制電壓和外圍電阻阻值共同決定。控制電壓的輸出是由單片機運算並控制D/A轉換器而輸出的，因而能夠實現較精確的數控。另外，放大器後級接入兩檔信號處理電路，一檔增益0 dB，另一檔為衰減檔，通過一個控制埠，實現信號在這兩檔位之間選擇。這種方法的優點在於條理清晰，控制方便，易於單片機處理。
針對峰值采樣，採用數字檢波，即通過高速A/D轉換器對輸出的正弦信號進行采樣，判斷一定時間內採集到的數字信號的最大值，該最大值即為該信號的峰值。而這種通用數字峰值檢波電路僅能在低頻段效果良好，針對系統設計要求中的高頻信號，以及某些特定頻率信號，將產生一定誤差。採用雙頻數字峰檢對信號進行采樣，這種方案可有效避免產生誤差。
在上述兩模塊的基礎上實現AGC的功能。峰值檢波測得的電壓值反饋回單片機，單片機對寬頻放大電路實現放大精確控制。通過這種方式可將輸出信號的峰值穩定在4．8 V左右 。
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⑸ 可編程增益放大器的組合PGA

組合PGA一般由運算放大器、儀器放大器或隔離型放電器再加上一些其他附加電路組成。其工作原理是通過程序調整多路轉換開關接通的反饋電阻的數值，從而調整放大器的放大倍數。
常用的儀用測量放大器採用兩級放大電路，第一級採用同向並聯差動放大器，第二級加了一級基本差動放大器，從而構成儀用放大器。該電路的最大優點是輸入阻抗高，共模抑制能力強，增益調節方便，並由於結構對稱，矢調電壓及溫度漂移小，故在感測器微弱信號放大系統中得到廣泛應用。