Расширение диапазона коэффициентов усиления программируемого инструментального усилителя

Luo Bencheng

В некоторых конструкциях требуется усилитель с широким выбором программируемых коэффициентов усиления, высокой точностью и хорошим подавлением синфазных сигналов. Обычно в таких случаях целесообразно использовать инструментальный усилитель с программируемым усилением, такой, например, как AD625. К сожалению, выбор коэффициентов усиления таких стандартных компонентов невелик и ограничен фиксированными значениями. На Рисунке 1 показана схема программируемого дифференциального усилителя, позволяющего установить восемь произвольных значений коэффициента усиления. В схеме использован недорогой малопотребляющий инструментальный усилитель AD623 (IC₁), обладающий хорошей точностью и работающий от одного источника питания. Он позволяет с помощью единственного внешнего резистора установить любой коэффициент усиления от 1 до 1000.

Рисунок 1.	Чтобы получить оптимальные для конкретного приложения значения коэффициентов усиления, нужно выбрать весовые резисторы.

Микросхема IC₂ (CD4051) представляет собой программируемый низковольтный аналоговый мультиплексор 8:1, который подключается к восьми весовым резисторам R₀ … R₇ для увеличения диапазона коэффициентов усиления схемы. Общий коэффициент усиления схемы зависит от сопротивления выбранного весового резистора. Для заданных уровней входного (V_IN) и выходного (V_OUT) сигналов сопротивления весовых резисторов R₀ … R₇ можно рассчитать с помощью следующей формулы:

где

R_ON – сопротивление открытого ключа микросхемы CD4051 (типовое значение 125 Ом),
R_K – внутренний 50-килоомный резистор обратной связи микросхемы AD623,
R_X – один из выбранных весовых резисторов.

Микросхема IC₃ – это дифференциальный 4-канальный аналоговый мультиплексор CD4052. Для управления выводами выбора порта Z₀ и Z₁ микросхемы IC₃ и выводами выбора канала Z₂ … Z₄ микросхемы IC₂ можно использовать микроконтроллер. Тогда с помощью некоторого программного кода схема сможет обеспечивать автоматическую регулировку усиления.

1. Datasheet Analog Devices AD623
2. Datasheet Texas Instruments CD4051B
3. Datasheet Texas Instruments CD4052B