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程控增益放大器原理

时间:2015-10-31 21:23来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
经过处理的模拟信号,在送入计算机进行处理前,必须进行量化,即进行模拟一数字变换,变换后的数字信号才能为计算机接收和处理。 当模拟信号送到模数变换器时,为减少转换误差,一般希望送来的模拟信号尽可能大,如采用A/D变换器进行模数转换时,在A/D输入的

    经过处理的模拟信号,在送入计算机进行处理前,必须进行量化,即进行模拟一数字变换,变换后的数字信号才能为计算机接收和处理。 本文来自www.eadianqi.com

    当模拟信号送到模数变换器时,为减少转换误差,一般希望送来的模拟信号尽可能大,如采用A/D变换器进行模数转换时,在A/D输入的允许范围内,希望输入的模拟信号尽可能达到最大值;然而,当被测参量变化范围较大时,经传感器转换后的模拟小信号变化也较大,在这种情况下,如果单纯只使用一个放大倍数的放大器,就无法满足上述要求;在进行小信号转换时,可能会引入较大的误差。为解决这个问题,工程上常采用通过改变放大器增益的方法,来实现不同幅度信号的放大,如万用表、示波器等许多测量仪器的量程变换等。

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    然而,在计算机自动测控系统,往往不希望、有时也不可能利用手动办法来实现增益变换,而希望利用计算机采用软件控制的办法来实现增益的自动变换,具有这种功能的放大器就叫程控增益放大器。

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    图1即为一利用改变反馈电阻的办法来实现量程变换的可变换增益放大器电路。当开关K1闭合,K2和K3断开时,放大倍数为

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    而当闭合,而其余两个开关断开时,其放大倍数为

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    选择不同的开关闭合,即可实现增益的变换,如果利用软件对开关闭合情况进行选择,即可实现程控增益变换。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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图1 程控增益放大器原理图

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    利用程控增益放大器与A/D转换器组合,配合一定的软件,很容易实现输出信号的增益控制或量程变换,间接地提高输入信号的分辨率; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    图2为利用AD521测量放大器与模拟开关结合组成的程控增益放大器,通过改变其外接电阻R的办法来实现增益控制。 本文来自www.eadianqi.com

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图2 AD521构成的程控增益放大器 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    有些测量放大器,其电路中已将译码电路和模拟开关结合在一起,有的甚至将设定增益所需的电阻也集成于同一组件中,为计算机控制提供了极为便利的条件。AD524即是常用的一种集成可编程增益控制测量放大器。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    图3为AD524结构原理图,其特点是具有低失调电压(50Μv),低失调电压漂移(0.5V/℃),低噪声(0.3V(p-p),0.1~10Hz),低非线性(0.003%,增益为1时),高共模抑制比(120dB,增益为1000时),增益带宽为25MHz,具有输入保护等;从其结构图可知,对于1,10,100和1000倍的整数倍增益,无需外接电阻即可实现,在具体使用时只需一个模拟开关来控制即可达到目的;对于其他倍数的增益控制,也可用一般的改变增益调节电阻Rs的方法来实现,同样也可用改变反馈电阻与D/A转换器结合、甚至改变其参考端电压的方法来实现程控增益。

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图3 AD524原理图

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