可编程增益放大器电路设计.doc
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1、可编程增益放大器电路设计特定医学和科学仪器应用需要放大和测量微伏级信号。例如, 精确测量基于热电偶的微热量计输出,就需要一个达到很高增益并表现出优异热稳定性和低噪声的放大器。图1示出了两个放大器的组合如何产生一个可编程增益放大器,它提供16010240 的可选增益。该电路还提供5mV典型偏移电压、20 nV/偏移漂移、0.1Hz时9 nV等效输入噪声电压。IC1是Cirrus Logic CS3301低压、差分输入、差分输出、削波器漂移补偿可编程增益放大器,充当输入放大级,并驱动IC2,即电压较高的INA114仪表放大器输出级。CS3301提供1 64范围的7种可编程增益,而INA114 提供
2、固定增益160。这种组合实现了160 10240的增益。热电偶产生1mV信号,从INA114产生10.24V输出。要选择其它增益值,可改变INA114的增益设置电阻器R3的值。外部DIP开关和上拉电阻器连到 3.3V电源(未显示),编程了CS3301的增益控制脚和多路转换器控制引脚。一个能驱动3.3V逻辑电路的微控制器也能控制这些控制输入端。连接CS3301的输出端和INA114的输入端、一个由R1、R2、IC1的输出电阻器组成的 RC 低通滤波器以及C1,就能限制高于500Hz的噪声。图2示出了这些组合式放大器在增益10000的输入参考噪声性能测量值。这个放大器串联组合的1/f噪声转角在0.08Hz,在0.1Hz时的等效输入噪声电压约为9nV。噪声与频率关系曲线表示了18小时期间200多万个输出样本的FFT处理结果。为简单起见,原理图未显示电源和旁路电容器。由于该电路的放大系数极大,因此使用的构造技巧应使元件放置保持热平衡,印刷电路迹线长度保持电平衡。
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- 可编程 增益 放大器 电路设计
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