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用D/A轉換器實現(xiàn)高精度可編程增益放大器

作者: 時間:2013-04-10 來源:網絡 收藏

實際應用中,常常需要一個增益可軟件編程的放大器(PGA),用來將不同幅度的模擬輸入信號放大到某個特定范圍,便于A/D進行采樣,或者將給定信號放大一個由軟件設定的增益后輸出。但可供選用的現(xiàn)成的并不多見,需要采用其它方法來實現(xiàn),通常有兩種方法:1)運放+模擬開關+電阻網絡;2)運放+數(shù)字電位器。其中,前一種方法利用模擬開關切換電阻反饋網絡,從而改變放大電路的閉環(huán)增益。此種方法所需元器件較多,電路龐大,而且精度受到限制。第二種方案采用固態(tài)數(shù)字電位器來控制放大電路的增益,線路較為簡單。但現(xiàn)有的數(shù)字電位器分辨率有限,常見的有32、64抽頭,少數(shù)可達1024抽頭,因而構成的放大器精度有限,無法滿足10位甚至12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/185454.htm

實際上,還有另外一個更為簡單、精確,但又常常被人們忽視的方法,那就是采用D/A來實現(xiàn)。圖1所示就是一個采用MAXIM公司的12位D/AMAX502構成的12位。可以看到此種方案非常簡單,只需單片D/A轉換器即可實現(xiàn)一個完整的PGA,甚至可以不需要任何外圍元件(圖中的微調電位器W1和W2可以省去)。并且它還具有十分方便的編程接口,可以直接掛到數(shù)據(jù)總線上(16位總線可以采用MAX502,8位總線可以采用MAX501,SPI串行總線可以采用MAX532)。下面對其工作原理及性能參數(shù)進行簡要分析。

工作原理

MAX502 D/A轉換器利用R-2R梯形解碼網絡實現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的變

輸入不同的數(shù)字量D,就可以在1~4096間設定放大器的電壓增益。圖1中的兩個外接電位器W1、W2分別用于對放大器的失調和增益誤差進行微調,可進一步提高放大器的精度,要求不太高時也可以省去。

性能參數(shù)

該放大器的性能參數(shù)可以根據(jù)D/A轉換器的相應參數(shù)換算得到,根據(jù)MAX502的性能指標可以得到圖1電路的主要性能參數(shù)如下:

輸入失調電壓:±1mV (未調整)

輸入失調溫漂:±5μV/℃

增益誤差:0.07%(未調整)

增益溫度系數(shù):±1ppm/℃

單位增益帶寬:3MHz

壓擺率:5V/μs

輸出擺幅:±10V(2kΩ負載)

輸出電阻:0.2Ω

輸出噪聲電壓:25nV/ Hz

總諧波失真(THD):-90dB



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