依据电子技能理论，选用模/数相结合的规划办法，规划评论了一种增益可调的编程扩大器的完结办法，并对其进行了理论剖析，给出了实践使用电路。
在许多数据收集现场，特别是小信号工业现场的数据收集体系，因为信号源的多样性，常常需求收集体系的前向通道，具有可变的扩大倍数，使之能对丈量信号进行满量程扩大，确保丈量精度。因而，大都收集体系的前向通道，需求可编程扩大器的支撑。
现在，收集体系的前向通道，一般选用外接电阻和模仿开关来完结可编程的增益改换，使得编程扩大器的扩大倍数，级差改动较大，可调整规模较小，对外接电阻的精度要求较高，且需求较杂乱的接口电路，给规划和使用带来了诸多不便。依据电子技能理论，使用D/A转化器的特有作业原理，完结一种增益可编程的信号扩大电路，是一种较好的和经济的办法，且具有必定的使用和实践含义。
原理完结
一种R-2R 梯型网络式D/A 转化器的原理结构图如图l所示。其转化原理为电阻加权网络，按需求发生不同的加权电压，然后相加得到要转化的模仿电压。图1中VRef为参阅电源输入端，是转化器输出电压的基准； Iout1和Iout2为转化器模仿量的互补输出端，由数据操控相应的开关操控，发生对应的电流信号： Rfb为反应电阻接入端，使得内部网络可与外部扩大器组成闭环回路，完结电压的叠加； K0 ～K7 为由数字量操控的模仿开关， 操控D/A转化的数据输入，完结D/A转化器的模仿量输出。
由图1剖析知，该类型的D/A转化器是由电阻网络对基准电压VRef按2i （ i = 0， 。， 7）的权值取其电压重量，由开关操控是否将对应的权值位接入到输出端上，再由Iout1和Iout2互补输出。依据电路根本原理，若将Iout1和Iout2输入至运放，则在运放的输出端得到如下数学表达联系式
N 为D/A转化器的数字量输入值。经过上式可得到，数/模转化电路（D/A转化器+运算扩大器）的模仿量输出Vout ，实践是对参阅电压VRef的一种分压改换，若将VRef看成是输入电压信号，则给定数字量与它的字长N 位模2N 的比即可看成是扩大倍数， 那么从运算扩大器的Vout端，跟着给定数字量的不同，可在输出信号Vout端，得到与VRef对应联系的输出信号Vout。因而可使用D/A转化器，完结对VRef信号端编程的增益改换。
图1 R-2R梯型网络式D/A转化器的原理结构图
电路规划
经过上述的评论，选用D/A转化器完结信号的传输是可行的。但由式（ 1）可看到，若将VRef作为输出端，在Vout输出端，只能取得小于等于一的增益。经过图1能够看出，VRef、Iout1、Iout2和Rfb端是构成R-2R梯形电阻网络的模仿信号端口，网络的组成可由数字接口信号操控。那么对这些端点进行新的组合使用，则可完结增益大于一的编程扩大器。其完结原理图见图2。
在图2中，改动原理图1中信号的接入点，将Rfb端作为扩大电路的信号输入端Vin ，将Iout1端接运算扩大器的信号输入负端，一起将VRef端接运放的输出，使经过D/A转化器的内部电阻R网络，构成了根本扩大电路的反应电阻网络。这样由D/A转化器的R-2R网络，和运算扩大器一起组成了可编程的扩大电路。依据运算扩大器V + =V – 的虚短原理有
图2 编程扩大器电原理图
若改动Rin、Rf 的任何一个的阻值，均可改动扩大器的扩大倍数。故而在该电路中，可由D/A转化器的数字量输入改动反应电阻网络的投、切，完结Rf 的改动，然后完结扩大器增益的可编程。由原理图2可推得
N 为数字量给定，它的规模是从0 ～255 （对应DAC0832）的数值，当给定为满刻度时（255） 10，可取得近似为1的最小增益；当给定数字为“0”时，则电路中呈现扩大器反应电阻开路，运放处于开环状况，因而理论上，该电路可完结从1～∞的可编程增益。
为了不呈现开环增益的状况，在电路中，在运放的输出与输入端，并入一兆欧级（电路中为15 MΩ）的电阻，避免呈现开路状况，造成对电路的影响。DAC0832是一片带双缓冲输入的8位D/A转化器，它具有灵敏的数字接口，数字信道具有双缓冲功用，且可独自操控；数字接口逻辑支撑5 V供电体系，可便利地与微机对接；模仿信道答应正、负15 V的动态摆幅，是一种十分通用D/A转化器。规划中将其规划为单缓冲形式，WR1，作为编程信号一致操控，该端可作为与微机的接口操控信号使用。当且仅当，该信号为低电平时，才或许将由数据线来的数字，写入D/A转化器，不然，D/A转化器处于坚持状况，既坚持扩大器的扩大倍数不变。其信号传输时序如图3。
图3 编程信号时序图
为了完结杰出的扩大器功用，选用具有FET高阻输入特性的CA3140运放作为中心扩大器，一起选用外部调零电路，对其进行物理调零。以确保扩大器的精度。
试验剖析
DAC0832内部电阻网络是由若干15kΩ 的电阻组成的R-2R网络，一起，在Iout1和Rfb端内部集成了15kΩ的电阻，为此，咱们直接将Rfb作为扩大器的信号输入端。而且因为电阻的集成制作，确保了其参数的一致性，扩大器的安稳功用取决于外接运算扩大器的功用，电路中选用CA3140可取得十分安稳的增益。
试验首先将信号输入Rfb端接零电平，然后在1、128、256三点不同增益下，别离进行物理调零。选用fluke F45数字万用表作为丈量东西，使得三点的零电位差错在0. 1%之内，然后将信号输入端别离接10 mV直流信号和50 Hz、10 mV的正弦信号，并改动其编程扩大参数，丈量其对应的成果，可得表1的测验参数。
表1 V in = 10 mV直流信号，和V in = 10 mV 50 Hz的正弦信号测验参数
上述的试验成果表明了该可编程扩大器具有十分安稳的倒数增益特性，且操控办法简略。
结 论
由DAC0832数/模转化器组成的可编程扩大器，因为它所具有的微机接口功用，使得其完结电路简略牢靠，增益调整简略，使用灵敏便利，扩大了数模转化器的使用规模，其缺陷是增益倒数数值联系，使得增益与编程数字间不能坚持线性改换。本规划的研讨，讨论了一种数字技能使用于模仿技能的办法，使用数/模转化器的特性，可便利的完结，如数字给定式信号发生器、电位鉴别器等使用。是一种十分有含义的试验规划和使用讨论。
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