CN207677696U - 一种可编程增益放大器 - Google Patents

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李虎彪
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Abstract

本实用新型涉及一种可编程增益放大器，该可编程增益放大器中的乘法型DAC具有串行接口或并行接口，并利用乘法型DAC内部的倒T形电阻网络和运算放大器组合而成，其中的乘法型DAC内部的高精度权电阻网络的反馈端为运算放大器信号输入端，参考端为运算放大器的输出反馈端。采用本实用新型，设计简单且体积小，控制方便且精度高，使用灵活且成本低廉。

Description

一种可编程增益放大器
技术领域
本实用新型涉及一种可编程增益放大器。
背景技术
随着计算机的应用，为了减少硬件设备，可以使用可编程增益放大器(PGA:Programmable Gain Amplifier)，它是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用可编程增益放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。
目前，可编程增益放大器有组合PGA和集成PGA两种，组合PGA一般由运算放大器、仪器放大器或隔离型放电器再加上一些其他附加电路组成，其工作原理是通过程序调整多路转换开关接通的反馈电阻的数值，从而调整放大器的放大倍数，组合PGA设计灵活可以很容易的设计出各种放大倍数的PGA，但是其设计复杂，电路体积庞大，精度也不高。专门设计的可编程增益放大器电路即集成PGA，集成PGA电路的种类很多，如美国微芯Microchip公司生产的MCP6S21、MCP6S22、MCP6S26、MCP6S28系列，美国模拟仪器公司Analog Devices生产的AD8321等，都属于可编程增益放大器，集成PGA使用简单，体积小，精度高，但是成本昂贵特别是可多种增益选择的PGA，导致了实际电路设计的局限性。
发明内容
本实用新型的目的是提供既有组合PGA的设计灵活，成本低，又有集成PGA的使用简单，体积小，精度高的优点的一种可编程增益放大器的设计方法。
本实用新型采取的技术方案是：一种可编程增益放大器，其特征在于该可编程增益放大器由乘法型DAC和运算放大器构成，其中的乘法型DAC内部的高精度权电阻网络的反馈端为运算放大器信号输入端，参考端为运算放大器的输出反馈端。
所述的一种可编程增益放大器，其特征在于该可编程增益放大器中的乘法型DAC具有串行接口或并行接口，并由乘法型DAC内部的倒T形电阻网络和运算放大器组合而成。
采取本实用新型具有如下有益效果：(1)设计简单，体积大大缩小，只需要两个芯片即可；(2)控制简单，精度高，利用乘法型DAC内部的高精度权电阻网络保证增益精度，并且只需要控制DAC的Dn即可实现对增益的控制；(3)使用灵活，通过更改不同的乘法型DAC和运算放大器可以组合成各种不同带宽和不同增益级数的PGA，如DAC可选8位到16位；如果选用相同封装的DAC和运放，在修改PGA带宽或增益级数时无需修改PCB，通过选用串行DAC或者并行DAC可以兼顾PCB体积和控制速度的需求(串行DAC体积小，并行DAC控制速度快)并可以对应不同接口的单片机或控制器；(4)成本低廉，相同放大增益级数的情况下本方案远比集成PGA成本低廉。
附图说明
图1是本实用新型的12位乘法型DAC内部电阻网络结构示意图。
图2是本实用新型的12位串行乘法型DAC内部结构图。
图3是本实用新型的12位并行乘法型DAC内部结构图。
图4是本实用新型的连接示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1，该乘法型DAC属于R-2R型DAC,即倒T形电阻网络D/A转换器，
参照图2或图3，该乘法型DAC可以为具有串行接口或并行接口的乘法型DAC。
参照图4，该可编程增益放大器由乘法型DAC和运算放大器构成，将乘法型DAC简化为4bit,其中的乘法型DAC内部的高精度权电阻网络的反馈端RFB端口为运算放大器信号输入端，参考端VREF端为运算放大器的输出反馈端,S3,S2,S1和S0是4个内部电子开关，它们的状态分别受输入代码d3,d2,d1和d0的取值控制，代码为1时开关接到V-上，代码为0时开关接到V+上。运算放大器作为反向放大器时，V-和V+电平相等接近于零，所有无论开关接到哪一边，都相当于接到了“地”电位上，流过每个支路的电流也始终不变。权电阻网络部分的等效电阻为R,若输出总电流为I，则流过每个支路的电流分别为I/2，I/4，I/8和I/16，其中I＝VOUT/R。其实现整个电路的增益的可编程方法及步骤如下:
1、如果令di＝0时开关Si接地(接放大器的V+),而di＝1时Si接至放大器的输入端V-,则由图4可知Dn
2、输入端有VSIN＝-Ri∑，代入I＝VOUT/R得
3、对于n位输入的乘法型DAC,则输出的模拟电压公式为
Dn为n位二进制数，范围为0～2n-1。
4、上式说明输出电压与输入的数字量成反比关系，整个电路的增益为
5、结论：控制Dn的数值即可实现整个电路的增益的可编程。

Claims (2)

1.一种可编程增益放大器，其特征在于该可编程增益放大器由乘法型DAC和运算放大器构成，其中的乘法型DAC内部的高精度权电阻网络的反馈端为运算放大器信号输入端，参考端为运算放大器的输出反馈端。
2.根据权利要求1所述的一种可编程增益放大器，其特征在于该可编程增益放大器中的乘法型DAC具有串行接口或并行接口，并由乘法型DAC内部的倒T形电阻网络和运算放大器组合而成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108365826A (zh) * 2017-12-26 2018-08-03 浙江禾川科技股份有限公司 一种可编程增益放大器

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CN108365826A (zh) * 2017-12-26 2018-08-03 浙江禾川科技股份有限公司 一种可编程增益放大器

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