可编程增益外表放大器一般用于最大程度地扩展精细传感器丈量的动态规模。 大都外表放大器运用外部增益电阻Rg设置增益,因而所需增益可经过对一组电阻进行多路复用完成。 但是,经过这种办法施行体系前,须考虑三大首要问题: 电源约束、开关电容和导通电阻。
作者:ADI公司产品应用工程师Scott Hunt。
固态CMOS开关需电源供电。 源电压或漏极电压超越电源电压时,毛病电流流过,或许导致输出或闩锁不正确。 每个电阻Rg引脚的电压一般处于二极管相应输入端的压降规模之内,因而该开关的信号电压规模须大于外表放大器的输入规模。
该开关电容类似于悬于其间一个Rg引脚上的电容,一起坚持另一个Rg引脚不变。 大电容或许导致峰化或不稳定,但对共模按捺的影响更为重要。 在PC电路板布局中,接地层一般从Rg引脚下方移除,因为小于1pF的电容不平衡会大大下降AC CMRR。 开关电容可为几十pF,会导致较大差错。 可选用低电容开关或平衡开关架构,平分每个增益电阻,并在中心衔接两个多路复用器以便挑选。
最终,此开关的导通电阻会影响增益。 更重要的是,此开关的导通电阻随漏极电压发生改变(规定为Rflat_on)。 开关电阻的改变及增益电阻会形成增益非线性度。 例如,1k的Rg和具有10 Rflat_on的开关在共模规模内会引起1%的增益不确定性。 一部分将转化为差分信号(2改变将会引起2000ppm的非线性度)。 选用差分驱动输入端时,因为该开关漏极电压由输入共模电压设置,因而该平衡开关架构为最佳办法,但增益不确定性仍然是个问题。 可运用低导通电阻开关,但这些开关一般具有较高的电容。
如有或许,运用舌簧继电器,而不是固态开关来下降寄生%&&&&&%。
另一种不太杂乱、高性能的解决方案是运用集成式可编程增益外表放大器(PGIA),如AD8231或AD8250。 或许,选用外表放大器(如AD8237)可完成恣意的可编程增益。