Chau Tran ADI公司 許多應用都需要利用增益模塊來放大弱信號或衰減大信號，使之與ADC的滿量程輸入范圍匹配。遺憾的是，采用分立放大器和外部電阻的典型增益模塊有很多缺點，例如低精度和漂移限制等。舉例來說，采用標準1%、100 ppm/°C增益電阻時，初始增益誤差可能達到2%，溫漂可能達到200 ppm/°C。一般而言，人們可以使用精密電阻來實現精密增益設置，但這種電阻很昂貴，而且要占用寶貴的PCB空間。另外，每個電阻的溫漂情況不同，故增益也可能隨著溫度而變化。因此，人們需要一種單芯片放大器，它能放大或衰減信號，但性能不會有任何降低。 圖1和圖2所示IC框圖配置是性能更高、成本更低、尺寸更小的解決方案。就此功能而言，這種集成產品是尺寸最小的，電路無需其他外部元件。 圖1. 連接精密增益模塊以提供3和6的電壓增益 圖1中的IC為AD8273，它是一款低失真、雙通道放大器，內部具有增益設置電阻。利用四個已調整電阻，各通道可配置為高性能差動放大器（G = ?或2）、反相放大器（G = –?或–2）或同相放大.器（G= 1?或3）。將兩個放大器組合起來，可以構建一個增益可變（?、?、1、2、3、4和6）的增益模塊。該電路可以采用單電源或雙電源供電，最大電源電流僅為5 mA。 雖然可以采用分立方式構建此電路，但將電阻集成在芯片上可以給電路板設計人員帶來許多好處，如直流規格更佳、交流規格更佳、生產成本更低等。內部電阻經過激光精密調整，保持嚴格匹配。相比于采用標準分立電阻的放大器設計，這種IC依賴電阻匹配的規格（如增益漂移、共模抑制、增益精度等）更好。這種集成還縮短了電路板構建時間并提高了可靠性。 正負輸入引腳故意未接出。把這些節點留在內部意味著其電容要顯著低于分立設計中的電容。由于這些節點的電容較低，因此環路更穩定，AC共模抑制性能更好。 該電路支持±2.5 V（5 V單電源）至±18 V（36 V單電源）的寬電源電壓范圍，非常適合測量工業應用中的大信號。此外，該器件的電阻分壓器結構允許其測量超出電源的電壓。 圖2. 連接精密增益模塊以提供?和?的電壓增益。 圖2所示的AD8273類似電路配置提供增益為?或?的衰減。增益模塊本身內含兩個差動放大器，各放大器的增益為0.5。因此，VOUT1輸出電壓提供?的精密增益，VOUT2輸出電壓提供?的精密增益。 所有電阻都在增益模塊內部，故精度和漂移指標均很出色。通常，此類電路的增益精度優于0.1%，增益溫度系數低于5 ppm/°C。由于電路集成到一個芯片中，而不是將數個分立器件放在PCB上，所以電路板的制作速度更快且效率更高。 最后，很容易看出，集成放大器且內置增益設置電阻的增益模塊相比于分立放大器設計有許多優勢。可以連接很多帶有片內電阻的IC以提供各種各樣的選項。此外，相比于分立設計，使用片內電阻給設計人員帶來了多項性能優勢，因為運算放大器電路的大多數直流性能取決于周圍電阻的精度。內部電阻經過激光調整，并經過測試以確保匹配精度。因此，該IC在增益漂移、共模抑制和增益誤差等諸多特性上都達到了很高的要求。其節省空間的封裝可減少PCB占用面積。總之，單芯片增益模塊可簡化布局，降低成本，并自動改善系統能。 作者簡介 Chau Tran []于1984年加入ADI公司，目前在位于美國馬薩諸塞州威明頓市的線性和精密技術部門工作。他于1990年畢業于塔夫斯大學，獲得電氣工程碩士學位。Chau擁有10多項專利，并撰寫了十幾篇技術文章。 (mbbeetchina)