低成本可變增益反相放大器的電路設(shè)計與實現(xiàn)

功能指標(biāo)

利用數(shù)字變阻器AD5270/AD5272和運算放大器AD8615構(gòu)建緊湊型、低成本、5 V、可變增益反相放大器

電路說明

圖1所示電路采用數(shù)字變阻器 AD5270/AD5272 和運算放大器AD8615 ，提供一種緊湊型、低成本、低電壓、可變增益反相放大器。AD5270/AD5272（10引腳3 mm × 3mm × 0.8 mm LFCSP）和AD8615（5引腳TSOT-23）封裝尺寸小、成本低，為模擬信號處理電路提供了業(yè)界領(lǐng)先的解決方案。

該電路提供1024種不同增益，可通過SPI（AD5270）或I2C（AD5272）兼容型串行數(shù)字接口控制。AD5270/AD5272具有± 1％電阻容差性能，可在整個電阻范圍內(nèi)提供低增益誤差，如圖2所示。

本電路支持軌到軌輸入和輸出，既可采用+5 V單電源供電，也可采用± 2.5 V雙電源供電，并且能夠提供最高±150mA的輸出電流。

此外，AD5270/AD5272內(nèi)置一個50次可編程存儲器，可以在上電時自定義增益設(shè)置。

本電路具有高精度、低噪聲和低總諧波失真（THD）等特性，非常適合儀器儀表的信號調(diào)理應(yīng)用。

本電路采用數(shù)字變阻器AD5270/AD5272和CMOS運算放大器AD8615，提供一種低成本、可變增益反相放大器。

以反向模式連接的AD8615對輸入信號VIN進(jìn)行放大。該運算放大器具有低噪聲、高壓擺率以及軌到軌輸入和輸出特性。

最大電路增益由公式1確定。

流過AD5270/AD5272。（RAW = 20 kΩ version） 的最大電流為±3mA，由此可根據(jù)電路增益限定最大輸入電壓VIN，如公式2所示。

當(dāng)與VIN相連的輸入信號高于公式2所確定的理論最大值時，應(yīng)增大R2，并利用公式1重新計算新增益。

另外，還應(yīng)計算最小增益以減少因AD5270/AD5272漏電流引起的誤差。要使漏電流誤差忽略不計，流過R2的電流應(yīng)至少為50 nA的最差條件漏電流的100倍。因此，通過R2的最小電流應(yīng)為5 μA，這也確定了公式3中的R2最小值。

圖2顯示了在這些假設(shè)條件下，根據(jù)運算放大器的輸入電壓得出的R2 值可能范圍。

AD5270/AD5272的±1％內(nèi)部電阻容差可確保增益誤差較低，如圖3所示。

電路增益計算公式為：

其中D為載入該數(shù)字電位計的碼。

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