問題：

 

我有一個儀表放大器
，但我需要更寬的動態範圍，而不是單一增益。我可以通過多路複用增益電阻來獲得可編程增益嗎
？

 

答案:

 

為了實現高精度傳感器測量動態範圍的最大化，可能需要使用可編程增益儀表放大器(PGIA)。由於大多數儀表放大器使用外部增益電阻(RG)來(lai)設(she)置(zhi)增(zeng)益(yi)，似(si)乎(hu)通(tong)過(guo)一(yi)組(zu)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)增(zeng)益(yi)電(dian)阻(zu)就(jiu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)所(suo)需(xu)的(de)可(ke)編(bian)程(cheng)增(zeng)益(yi)。雖(sui)然(ran)這(zhe)是(shi)可(ke)能(neng)的(de)，但(dan)在(zai)以(yi)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)將(jiang)固(gu)態(tai)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)器(qi)施(shi)加(jia)於(yu)係(xi)統(tong)之(zhi)前(qian)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)三(san)個(ge)主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti)：電源與信號電壓的限製
、開關電容和導通電阻。

 

圖1. AD8421 PGIA帶有多路複用器。

 

保持在信號電壓範圍內

 

固態CMOS開關需電源供電。源電壓或漏極電壓超過電源電壓時
，故障電流流過
，會導致輸出不正確。每個電阻RG引腳的電壓通常處於二極管相應輸入端的壓降範圍內；因此，該開關的信號電壓範圍須大於儀表放大器的輸入範圍。

 

考慮電容

 

該開關電容類似於將電容懸於其中一個RG引腳上，並保持另一個RG引腳不變。足夠大的電容可能導致峰化或不穩定
，但更容易被忽視的問題是對共模抑製比的影響。在電路板布局中，接地層一般從RG引腳下方移除，因為小於1 pF的電容不平衡會大大降低AC CMRR。開關電容可為幾十pF，會導致較大誤差。以具有完美CMRR的儀表放大器為簡單示例

，不存在RG，僅在一個RG引腳上存在電容，由電容引起的CMRR的估算如下：

 

 

例如，如果內部反饋電阻RF = 25 kΩ，CRG = 10 pF，則10 kHz時的CMRR僅為36 dB。這表明需要使用低電容開關或平衡開關架構，如圖2所示的SPST開關。

 

關於阻抗

 

zuihou，genjuyibiaofangdaqidezengyigongshi，kaiguandedaotongdianzuzhijieyingxiangzengyi。ruguodaotongdianzuzugoudi，yizhiyurengnengshixiansuoxuzengyi，zhehuoxukexing。raner，cikaiguandedaotongdianzusuiloujidianyafashengbianhua（指定為RFLAT(ON)）。開關電阻的變化使增益既依賴於共模電壓，又會產生非線性效應。例如
，使用1 kΩ的RG和具有10 Ω RFLAT(ON)的開關，在共模範圍內會引起1%的增益不確定性。一部分將轉化為差分信號（即2 Ω變化將會引起2000 ppm的非線性度）。zhebiaomingxuyaoshiyongdidaotongdianzukaiguan，yushangshujianyidedidianrongkaiguanjieranxiangfan，yinweidachicunjingtiguanqijianchicunkeshixiandidaotongdianzu，erxiaochicunjingtiguankeshixiandidianrong。 ADG5412F 故障保護四通道SPST開關在許多情況下提供了很好的解決方案。這些故障保護開關的架構能夠提供10 Ω的導通電阻，在整個信號範圍內，導通電阻曲線非常平坦，並且關斷電容僅為12 pF。

 

圖2. 采用ADG5412F四通道SPST和AD8421的平衡式PGIA。

 

了解替代方案

 

如果這些電路仍不能滿足設計要求，還可以采用其他方法來實現儀表放大器的可編程增益功能。強烈建議選擇集成式PGIA（如果有合適的）。集成式PGIA旨在實現高性能
、更小的尺寸，比分立解決方案的寄生效應更少，並且規格包含內部開關效應。AD8231, AD8250/AD8251/AD8253, 以及 LTC6915便是集成式PGIA很好的例子。此外，還有一些更高集成度的解決方案包含此功能
，如 AD7124-8 和ADAS3022.

 

結論

 

yibiaofangdaqishizaixinpianjijinkenengbaochipinghengdegaojingduyuanjian，yishixiangongmoyizhi。shiyonggutaikaiguandequeyoukenenggoujiankebianchengzengyiyibiaofangdaqi，danshizhezhongfangshiyefeichangrongyishiyibiaofangdaqishiquqiteyoudepingheng，tongshijiangdidianlujingdu。weilejinxingbiyaodequshe，xuyaokaolvkaiguandefeilixiangxiaoying。pinghengkaiguanjiagouhexiandaikaiguan（如ADG5412F）是優化這些設計的利器。建議使用集成式PGIA，因為它們已經在規格中考慮了開關效應。

 

 

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