CN0146 利用四通道單刀單擲開關(guān)ADG1611和儀表放大器AD620構(gòu)建低成本可編程增益儀表放大器電路

CN0146 雖然經(jīng)過測試的電路使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)AD620，但其它儀表放大器也適用。 AD8221提供低成本的8引腳SOIC和8引腳MSOP兩種封裝，且兩種形式均能提供業(yè)界最佳性能。MSOP只需SOIC一半的電路板空間，因此非常適合多通道或空間受限的應(yīng)用。 AD8220是一款單電源、JFET輸入儀表放大器，同樣采用MSOP封裝。AD8220和AD8221均使用與AD620相同的增益設(shè)置電阻值。 圖1顯示該可編程增益儀表放大器電路，它由具有超低導(dǎo)通電阻 RON的±5 V四通道單刀雙擲開關(guān)、業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)儀表放大器AD620和4個0.1%標(biāo)準(zhǔn)電阻構(gòu)成。 ADG1611具有超低導(dǎo)通電阻特性，對于低導(dǎo)通電阻、低失真性能至關(guān)重要的增益開關(guān)應(yīng)用堪稱理想解決方案。AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需要一個接在引腳1和8上的外部電阻 RG來設(shè)置增益，增益范圍為1至10,000。 設(shè)計人員利用ADG1611和AD620組合，可以通過開關(guān) RG的不同增益設(shè)置電阻來控制AD620的增益。本電路提供一種低功耗、低成本的可編程增益儀表放大器解決方案。 選擇開關(guān)S1、S2、S3和S4的不同組合來改變 RG，便可改變增益。通過ADG1611并行接口可以控制16種可能的增益設(shè)置。AD620的增益通過引腳1與引腳8之間的電阻進(jìn)行編程設(shè)置。AD620旨在利用0.1%至1%容差電阻提供精確的增益。 利用下式很容易計算其增益： 圖1所示是要求增益為1、50、100、500和1000的電路設(shè)置。表1顯示ADG1611的控制引腳IN1至IN4，其可控制ADG620的引腳1與引腳8之間的電阻。該電路利用標(biāo)準(zhǔn)0.1%電阻來實現(xiàn)下面的增益設(shè)置。表中還顯示信號鏈中加上ADG1611的導(dǎo)通電阻之后所獲得的增益，以及溫度如何影響增益。ADG1611開關(guān)具有超低導(dǎo)通電阻，十分理想，因為RON 遠(yuǎn)小于RON ，并且RON隨溫度的變化非常小。圖2顯示ADG1611 RON隨溫度變化所引起的增益誤差。 圖2. 開關(guān)RON隨溫度變化所引起的增益誤差 ? 實驗室中的測試電路包括一種自動開關(guān)模式，可以自動將增益從1切換至50、100、500、1000，然后再回到1。 圖3顯示增益從50依次切換到1000時的電路波形。 圖3. 顯示增益從50依次切換到1000的AD620輸出 ? ADG1611和AD620的組合提供低成本、高精度的可編程增益儀表放大器解決方案，可實現(xiàn)16級可編程增益。 為了使本文所討論的電路達(dá)到理想的性能，必須采用出色的布局、接地和去耦技術(shù)（請參考教程MT-031 和 教程MT-101）。至少應(yīng)采用四層PCB：一層為接地層，一層為電源層，另兩層為信號層。 表1. 85°C時ADG1611的增益設(shè)置和誤差百分比計算值 IN1 ?IN2 IN3 IN4 電阻值(Ω)? 增益設(shè)置（不含開關(guān)） ? 包括開關(guān)的總電阻(Ω) 增益設(shè)置（含ADG1611） 85°C時開關(guān)RON所引起的誤差漂移%? ?0 ?0 ?0 ?0 ?∞ ?1 ?∞ ?1 ?0 ?0 ?0 ?0 ?1 ?1010 ?49.91 ?1011 ?49.85 ?0.039 ?0 ?0 ?1 ?0 ?499 ?100 ?500 ?99.8 ?0.079 ?0 ?1 ?0 ?0 ?98.8 ?501 ?99.8 ?496 ?0.394 ?1 ?0 ?0 ?0 ?49.3 ?1003 ?50.3 ?983 ?0.773 ?1 ?1 ?1 ?1 ?29.9 ?1653 ?30.3 ?1631 ?1.331 CN0146 CN0146 利用四通道單刀單擲開關(guān)ADG1611和儀表放大器AD620構(gòu)建低成本可編程增益儀表放大器電路 具有寬動態(tài)范圍的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)常常需要某種方法來調(diào)整模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入信號電平。為使ADC發(fā)揮最佳性能，最大輸入信號應(yīng)與其滿量程電壓匹配。這可以通過一個可編程增益放大器電路來實現(xiàn)。 本電路利用一個四通道單刀單擲開關(guān)(ADG1611)和一個電阻可編程儀表放大器(AD620)提供可編程增益功能。 四個單刀單擲開關(guān)與四個精密電阻相連，利用這些開關(guān)便可控制外部增益設(shè)置電阻值 RG，從而設(shè)置增益值。 在本應(yīng)用中，低開關(guān)導(dǎo)通電阻至關(guān)重要，ADG1611具有業(yè)界最低的導(dǎo)通電阻 RON （典型值1 Ω），并且提供最小的16引腳、4 mm × 4 mm LFCSP封裝。 本電路采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)低成本AD620和四通道開關(guān)ADG1611組合，可實現(xiàn)無與倫比的性能，并提供可編程增益特性以及精密儀表放大器的所有優(yōu)勢。 圖1. 可編程增益儀表放大器電路（原理示意圖：未顯示所有連接和去耦） ? CN0146 CN0146 | circuit note and reference circuit info 利用四通道單刀單擲開關(guān)ADG1611和儀表放大器AD620構(gòu)建低成本可編程增益儀表放大器電路 | Analog Devices 具有寬動態(tài)范圍的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)常常需要某種方法來調(diào)整模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入信號電平。為使ADC發(fā)揮最佳性能，最大輸入信號應(yīng)與其滿量程電壓匹配。這可以通過一個可編程增益放大器電路來實現(xiàn)。

本電路利用一個四通道單刀單擲開關(guān)(adi