热搜
您的位置:首页 >> 军事

增益可调放大器可变增益放大器的实现方法

2019年05月15日 栏目:军事

1 : 可变增益放大器的实现方法32仪表技术与传感器2001年可变增益放大器的实现方法周胜海 王栋臣 马建中河南信阳

1 : 可变增益放大器的实现方法

32

仪表技术与传感器

2001年

可变增益放大器的实现方法

周胜海 王栋臣 马建中

河南信阳师范学院利用电子技术研究所 河南省信阳市 464000

【摘要】从利用的角度动身,给出了典型的可变增益放大器的实现方法,总结了实现方法的特

点,探讨了实现方法在具体利用中的1些重要的技术问题。[)

μP) 关键词:集成运算放大器 可变增益放大器 微处理器(程控增益放大器中图分类号:TN72111;TN722

ImplementationofVariableGainAmplifier

ZhouShenghai,WangDongchen,MaJianzhong

InstituteofAppliedElectronicTechnology,XinyangTeachers’College,XinyangHenan464000

Abstract:Onthepurposeofpracticaluse,theimplementationoftypicalvariablegainamplifierispresentedinthispa2

eircharacteristicsaresummarized,isisofgreatvaluetouserinchoosingandusingvariablegainamplifiercorrectly.

)AmplifierKeyWords:OperationalAmplifier,VariableGainAmplifier(

1 引言

随着可变增益放大技术的不断发展,控、智能测控、越广泛。(或机械)μP),具体方法有多种,。从理论上讲,改变集成运算放大器(运放)的反馈电阻或输入电阻,便可改变放大器的增益。但简单地改变反馈电阻或输入电阻所得到的可变增益放大器,常常其实不具有理想的性能,有的根本不能正常使用。从利用的角度动身,给出典型的可变增益放大器的实现方法,对可变增益放大器的正确选择和使用有指点意义。

图1 可变增益差动放大器

分析表明,A1、A2及外围电阻的参数越对称,由

A1、A2构成的第1级的差模增益越大,A3的CMRR越高,全部电路的CMRR就越高。因此,图中的电阻1般选用0.1%的精密电阻,A1、A2、A31般选用低漂移高精度的专用运放,如OP-07、RC725、AD509、AD707等,其中OP-07利用普遍。测试证明,A1、A2和A3采

A747和μA741,也能对1mV左右的弱用通用运放μ

信号放大至数千倍,使用性能良好,能满足许多场所的利用需要。

2 人工(或机械)改变运放的反馈电阻

图1所示电路为可变增益差动放大器。图中R6、

R7、R8用于调零。可以证明

[1]

:当

R1=R2、R3=R4、R5=Rf

时,电路的差模增益

Av

)==(1+2

ViRGR3

(1)

3 程控改变运放的反馈电阻或输入电阻

利用μP的编程功能,程控改变运放的反馈电阻或

输入电阻,实现放大器增益的编程控制,从而得到所谓的程控增益放大器。311 用非易失性数控电位器改变电阻

非易失性数控电位器克服了模拟电位器的主要缺点,无噪声,寿命长,阻值可程控改变,设定阻值掉电记忆。

图2所示电路为单片集成丈量放大器AD625和非易失性数控电位器X9241[2]构成的程控增益放大

可见,改变RG之值,便可改变放大器的增益。

该电路的特点是输入阻抗高(约30~5000MΩ),CMRR高(74~110dB),输入失调电压小(约0.2

),适合作为传mV),失调电压漂移小(0.25~10μV/℃

感放大器或丈量仪器的前端放大器,对弱信号进行放

大,在没有μP的情况下,也能人工(或机械)调理,实现可变增益放大,且A连续可调。

收稿日期: 修改稿日期:

放大器增益 可变增益放大器的实现方法

第7期

器,其增益在1~10000之间由μP编程控制

。[)

?元器件与利用?

Av=Av=

=-ViN

33

(3)

式中N为DAC的数字输入量。

AD7523(8位)的Av的范围为256/255~256;AD7520(10位)的Av的范围为1024/1023~1024。这类用法已成功用于8051智能测控接口板[4]。因AD7523、AD7520的基准输入端(15脚)和反馈端(16脚)可输入正、负两种极性的电压,故可用交换信号输入作为交换放大器,

此时宜选用频带较宽的运放,如

μA771、LM733、AD507、OPA606等,但必须注意失调调零,避免在大增益时出现直流饱和。

图2 用数控电位器构成的程控增益放大器

该电路的特点是增益范围宽、占用μP口线少,成

本低,适用于单片机数据搜集系统中作为传感器与ADC之间的信号放大器。312 用DAC改变电阻电流输出型DAC内含R⑵R电阻络,可以作为运放的反馈电阻或输入电阻,在DAC输入数据的控制下,实现放大器增益的程控改变。

图3所示电路为单片集成DACAD7528实现的程控增益放大器。AD7528为8位CMOS双DAC,34 用单DAC构成的程控增益放大器

13用集成多路模拟开关改变电阻

的增益[3]

Av=-B

(2)

用不同阻值的固定电阻,通过集成多路摹拟开关

(如CD4051等),将其分别接入运放的输入回路,以此来到达改变输入电阻的目的,从而实现对信号的放大或衰减,即改变放大器的增益,其原理如图5所示。

(DAC)B式中:NA、NB分别为AD7528中的(DAC)A、

的数字输入量,其值为10进制1~

255。

可见,Av的范围为1/255~255(⑷8~+48dB)。

图5 用集成多路模拟开关构成的程控增益放大器

用集成多路摹拟开关构成程控增益放大器,还有聚知识提示您本文地址:

1种经常使用的方式,即用数个运放分别接成同相输入深度负反馈放大器后串连成多级同相放大器,再用摹拟

图3 用双DAC构成的程控增益放大器

该电路的优点是无需外接精密电阻,增益完全由

输入的数字量决定,可以对信号进行放大或衰减,使用方便;缺点是信噪比较低,频响范围较窄。测试证明,受DAC内部分布电容和运放频响特性的影响,该电路的增益不宜超过150倍。另外,NB为0时放大器处于开环状态。

用单片集成单DAC,如AD7523、AD7520等,作为运放的可变反馈电阻,也可到达类似图3的目的。具体电路如图4所示,图中的运放为通用运放LM324,A1起缓冲作用。该放大器的增益

开关控制各运放单元反相输入端外接电阻与公共地真个通、断状态,进而控制放大器的增益。

上述方式的主要缺点是摹拟开关的导通电阻影响放大器的增益,影响信号的传输精度。

以CD4051为例,测试发现,CD4051的导通电阻

RON随电源电压和输入摹拟电压的变化而变化。当VDD=5V、VEE=0V时,RON≈280Ω,且随Vi的变化

突变;当VDD10V、VEE=0时,RON≈100Ω,且随Vi的变化缓变。可见,适当提高CD4051的VDD有益于减小RON的影响,但应同时相应提高选通控制端A、B、C

放大器增益 可变增益放大器的实现方法

34

仪表技术与传感器

2001年

的输入逻辑电平。()如VDD=12V(VEE=0V),可采取

电源电压上拉箝位的办法,上拉电阻的阻值取1.5kΩ以上,使选通控制信号的有效高电平不低于6V.这样既保证CD4051理想导通(RON小),又实现了CMOS

μP1般为TTL电平),电平与TTL电平之间的转换(

也能够选用性能更优的模拟开关。也能够用微继电器

作为切换开关,再用CD4051去控制微继电器动作。

Ω量级),故可因微继电器的接通电阻很小(1般在m

从根本上克服上述缺点。还可以直接由μP去控制微继电器,但这样占用μP口线较多,还要在μP与微继电器之间加驱动电路。

便可选择单端,又可选择差动。该电路需要两路时钟信号,Av由两路时钟信号的频率之比与两个外接电容的容量之比的乘积决定[5],两个比值的稳定度都将影响Av的稳定度。因此,在电路实现时应注意保持这两个比值稳定,两个外接电容必须选用精度高、温度特性好的电容器。

注意,各种程控增益放大器的控制信号1般是来自μP的数字信号,此数字信号可能干扰被放大的摹拟信号。因此,在电路实现中,除应采取常规的抗干扰措施以外,还可以将控制摹拟开关的数字信号通过锁存器后再接到摹拟开关的数据线上,当必须将数字地与模拟地分开时,可在锁存器与模拟开关之间加光电耦合器。增益改变宜从小到大。

4 程控衰减

运放的输入或输出信号幅度的电路如图6所示,由电阻R1~R9和摹拟开关CD4051组成无源衰减络,在络之前或以后接上固定增益的放大器,利用μP程控衰减放大器的输入或输出信号幅度,一样实现了程控放大的目的。图中使用了由通用运放LM747构成的两个电压跟随器,以隔离络对前、后级的影响。若输入信号弱,应先放大后衰减;反之,后放大

6 结束语

,利用,、增、,。还可以通,进1步提高放大器的某1项或少数几项性能指标,以满足某些利用场所的特殊需要。

[1] erationalamplifiercharacteristicsandapplica2

entice-Hall,Inc.,1981:140.

[2] 武汉力源单片机技术研究所.Xicor非易失性器件使用手册.1996.[3] ta-acquisitiondatabook,1984,I(9⑴83~9

⑴90):20⑸6.

[4] 孙涵芳.MCS51/96系列单片机原理与利用(修订版).北京:北京

图6 程控无源衰减络

航空航天大学出版社,1996:212⑵15.

[5] 方佩敏.集成电路利用指南.北京:电子工业出版社,1996:300

⑶07,18⑵0.

[6] 杨艳.数字式可编程增益仪用放大器PGA204的利用.电子技术应

该电路的优点是不管CD4051的选通控制端如何

设置,放大器都不会处于开环状态,缺点还是CD4051的导通电阻影响放大器的增益。

5 单片集成程控增益放大器

单片集成程控增益放大器,如PGA100/102、PGA202/203/204、AD526等,其原理和用法可参考文

用,1996,22(11):51⑸2.

[7] 何立民.单片机利用技术选编(6).北京:北京航空航天大学出版

社,1998:558.

献[5⑺]。这些器件的优点是外电路简单,使用方便;缺点是增益范围小,增益没法自行定义。需要的增益较高时,必须多级串联,本钱很高,因此,目前单片集成程控增益放大器的利用不够普及。

除此以外,也可用集成开关电容滤波器(SCF),如LTC1043等,来构成可变增益放大器,行将两片LTC1043分别接入运放的输入回路和反馈回路,当LTC1043的时钟频率改变时,其等效电阻随之改变,这样就能够通过改变时钟频率来改变放大器的增益。该电路的特点是增益Av变化范围宽;输入方式灵活,

欢迎访问!

全球传感器专业站

610类传感器 数千感器企业

超亿种传感器产品

聚知识提示您本文地址:

2 : 96可变增益放大器AD603及其使用

第15卷第3期Vol.15No.3湖 北 工 学 院 学 报

JournalofHubeiPolytechnicUniversity2000年9月Sep.2000

[文章编号]1003⑷684(2000)

可变增益放大器AD603及其使用

许正望

(湖北工学院电气工程与计算机科学系,湖北武汉430068)

[摘 要]详细介绍了1种高精度、宽带、可变增益的放大器AD603,1[关键词]放大器;可变增益;程控放大[中图分类号]TN722

]:A

放大器,,的方式,阻,因此只能有有限的几种增益,电路结构和切换进程都较复杂,而且切换速度慢,使用也不方便,切换不同的电阻还可能使放大器的输入阻抗产生变化,从而影响精度1现介绍1种高精度、宽带、可变增益的放大器AD603,在需要程控放大的场合,它可大显身手1

的1种低噪声且由电压控制的增益放大器1它提供精确的、可由管脚选择的增益,它的增益是线性变化的,且在温度和电源电压变化时有很高的稳定性,增益变化的范围40dB,增益控制转换比例25mV??dB,响应速度为40dB,变化范围所需时间小于1Λs1AD603

内部包括1个7级R22R梯形络组成的0dB到⑷2.14dB的可变衰减器和1个固定增益的放大器,此固定增益放大器的增益可通过外接不同反馈络的方式改变,以选择AD603不同的增益变化范围1

112 引脚排列和功能

AD603只有8个引脚,其引脚排列和功能方框

1 芯片介绍

111 扼要说明

AD603是AD(ANALOGDEVICES)公司推出

图如图1所示

1

其中:GPOS是增益控制输入“高”,GNEG是增益控制输入“低”,VINP是放大器输入,COMM是放大器地,FDBK接反馈络,VNEG是负电源输

入,VOUT是放大器输出,VPOS是正电源输入1

[收稿日期]1999⑴2⑶0

[作者简介]许正望(1972-),男,湖北应城人,工学硕士,主要从事电子信息技术的研究1

34湖 北 工 学 院 学 报2000年第3期

113 主要参数

输入特性

阻抗

??条3,4脚件之间小典型

AD603的主要参数见表1所示1

表1 主要参数

输出特性

峰值??V

-

精度

阻抗

??短路电

流??mA

-

电容噪声频谱密度

??pF)⑵

-

转换速率

???()⑴负载≥5008

⑵75-

峰值??V

增益精

度??dB

⑸00mV≤VG

增益转换比

???⑴

-

差动输入

阻抗??M8

1,2脚

响应速度

???()⑷0dB范围

1

额定

电源电压-

静态

电流??mA

-

输入短路

⑴.3-

负载≥f≤

500810MHz±2.5±3.0

-⑵-

≤500mV

-

之间

⑸0⑵-

-⑸0-

39.44040.6

⑷0-

±4.75

-

⑴2.517

±1.4±2

±0.5±1

±5.25

114 极限参数

电源电压±Vs:±7.5V输入电压VINP(3脚):±2,+(10ms)

GPOS,GNEG):Vs

功耗:400mW

工作温度范围:AD603A:⑷0℃~+85℃~+125℃AD603S:⑸5℃

寄存温度范围:⑹5℃~+150℃1

15 典型使用电路

11511 反馈络的不同接法 AD603的反馈络有3种典型的接法,不同接法其增益范围亦相应不同,同时带宽也有所变化,如图2所示1

,V1c,VG1=Vc-Vo1=-0.473V,

=Vc-Vo2=⑴.526V⑸00mV,故A1的

增益G1=40×(-0.473)+10=⑻.93dB,而A2的增益为G2=⑷2.14+31.07=⑴1.07dB,则总增益G=G1+G2=⑵0dB;若Vc=1V,则VG1=Vc-Vo1=0.527V500mV,VG2=Vc-Vo2=-0.526V⑸00mV,故G1=0+31.07=31.07dB,G2=⑷2.14+31.07=⑴1.07dB,则G=G1+G2=20dB;若Vc=2V,则VG1=Vc-Vo1=1.527V500mV,VG2=Vc-Vo2=0.474V,故G1=0+31.07=31.07dB,G2=40×0.474+10=28.93dB,则G=G1+G2=60dB1注意到上面的

分析用到这样1点:AD603内部由可控的梯形衰减络和固定增益放大器组成,在上面的这类接法里固定增益放大器的增益为31.07dB,而梯形络的增益变化范围为0dB~⑷2.14dB,也就是即使VG小于⑸00mV也只能取⑷2.14dB,而当VG大于500mV时也只能取0dB,取值不可能超过这个范围1

对两个AD603

的增益控制脚并接使用的情况,增益计算公式为:

Gain(dB)=80VG+G0

V

G和G0的含义同上1

单个的AD603的增益可以用下式进行计算:

Gain(dB)=40VG+G0

其中VG是差动式输入的增益控制电压(1脚到2脚),范围是⑸00mV~+500mV,在公式里单位利用V;G0是增益出发点,接不同的反馈络G0有所不同,上面3种接法G0分别为10dB、20dB、30dB111512 AD603的串连使用 为了获得更大的增益变化范围而将两个AD603串联使用时,可将二者的增益控制脚并接(即1脚和1脚接、2脚和2脚接),也可将其中的1个脚并接进行控制而将另外一个脚分开,还可将两者完全分开控制1如图3是第2种接法的1个例子1

2 实际利用举例

在1些丈量仪表系统中,被测信号的变化范围可能很大,对不同大小的信号应选用不同的量程来

第15卷第3期                许正望 可变增益放大器AD603及其使用35

进行丈量以取得较高的精度1如果由人工从大到小地摸索选择量程自然行得通,但毕竟较繁琐,而且万1选择毛病还有可能破坏仪表1如果仪表系统具有自动转换量程的功能,则更容易于使用且安全,而会更遭到用户的欢迎1使用AD603就可以很方便地实现自动转换量程的功能,实现方法又有两种1211 摸索法

摸索法与人工选择从大到小的量程类似,电路基本结构如图4所示

1

这类方式工作进程是这样的:先给出复位信号将计数器清零,并复位峰值保持电路,则此时AD603的放大倍数小,然后接入输入信号和计数器的时钟信号,由于AD603输出较小,峰值保持电路的输出也较小,小于参考电压(1般取接近于A??D转换器的输入上限电压),则计数器被打开开始计数,其输出逐步增大,AD603的放大倍数也逐步增大,直到其输出的峰值超过参考电压,关闭计数器,此时AD603就具有合适的放大倍数,这时候只需读入计数器的值就能够知道AD的放大倍数为多少,A??D1这类方式的,,只是硬1

摸索法工作进程为:,,

较大的量程,,从信号的幅度判断AD603的放大倍数是否是合适,即所送数据是否是合适,如果不适合则增大数据再重复此进程到合适为止,开始数据搜集1这类方式的缺点是需要重复摸索多次,速度较慢,且转换量程的进程需要计算机的管理1212 计数法

计数法由计数器来改变A??D转换器的输入数据,电路的基本结构如图5所示1

3 结语

本文详细介绍了AD603芯片的内部结构、性能

特点、参数和典型电路,也给出了1个较有代表性的实例,这些都对AD603的使用具有比较强的指导意义1

[ 参 考 文 献 ]

[1] 力源电子.f[EB??OL].,19961

TheVariable-GainAmplifierAD603andItsApplication

XUZheng2wang

(ElectricalEngineeringComputerScience,HubeiPolytechnicUniv.,Wuhan430068China)Abstract:

Inthispaper,theAD603isdetailedlydescribed.

Itisanampliferwhichhassomegood

performances,such

ashighprecision,addition,typicalelectrocircuitsforapplicationarepresented.

Keywords:amplifier;variablegain;program2controlledamplification

[:张岩芳]

3 : 传雅虎已放弃 Facebook购Foursquare可能性增大

5月14日消息,据国外媒体报导,消息人士流露,基于地理位置的社交站新秀Foursquare仍在待价而沽,不过雅虎数周前已放弃其1亿美元的收购案,而Facebook与Foursquare正逐步接近。

据称Foursquare首席履行官丹尼斯克罗利(Dennis Crowley)正试图向Facebook出售其公司,但问题是Facebook认为本身的股票价值超过外界估值(影响换股收购)。美国科技博客TechCrunch报导称上周Facebook首席履行官马克扎克伯格与克罗利在纽约见面,不过消息人士称与克罗利会面并不是扎克伯格前往纽约的主要目的。

另外,在Accel Partners和景开创人马克安德里森旗下的Andreessen Horowitz退出后,Khosla Venture是唯逐一家仍在寻求收购Foursquare的风险投资公司。

为何克罗利急于出售Foursquare呢?知情人士指出,虽然克罗利此前将Dodgeball出售给谷歌获得了大笔收入,但Foursquare团队的其他成员仍急需资金。而且,1旦出售Foursquare,克罗利将成为百万富翁,从而将极大地改进他的生活水平。

Facebook近期聘请谷歌前高管埃里克曾(Erick Tseng)为移动产品主管。根据他在Foursquare上的资料,埃里克曾于4月27日首次在Foursquare上进行报到,随后共报到43次,外界料想埃里克曾此举是为了更好的了解Foursquare以方便往后的整合。

有分析人士认为,并购后克罗利和Foursquare将运营Facebook的基于地理位置的服务或移动产品而不是主要的Facebook移动利用、站。克罗利谢此作出评论。(黄兴宇)

经期推后颜色发黑
排卵期少量出血
排卵期出血小腹疼
  • 友情链接
  • 合作媒体