经典仪表放大器(PGIA)的新版本提供更高的设计灵活性( 二 )


经典仪表放大器(PGIA)的新版本提供更高的设计灵活性
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图3.LT6372-1 PGIA电桥接口 , 提供四种增益设置
图4所示为PGIA的简化图 , 展示了梯形电阻的不同抽头(由总共8个模拟开关实现 , 每次短接2个来设置增益)如何配置电路 。在此图中 , 两个开关组由四种可能的增益值之一来描述;–RG,S和+RG,S引脚短接至RF3/RF4结 。
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图4.LT6372-1的框图 , 以及PGIA的简化外部连接(未显示增益开关)
用于计算外部电阻的增益的设计步骤
图3显示完整的PGIA配置 , 包括所需的开关 , 该配置可适应任意大小的增益范围 。其中包含四个可能的增益值 , 但是可以通过在设计中增加更多开关来增加该值 。如前所述 , 允许配置RG,F和RG,S引脚这一特性让我们能够增加RF来增大增益 , 并降低RG来减小增益 , 以创建功能多样的PGIA 。为了计算增益 , 我们可以将反馈电阻计为内部12.1 kΩ调整电阻加上RG,F到RG,S端口连接上与RG,F串联的其他电阻 。相反 , 增益设置电阻是+RG,S和-RG,S之间的总电阻 。总结起来就是:
RF = 12.1 kΩ + 两个输入放大器各自上面的RG,F和RG,S之间的电阻
RG = +RG,S和–RG,S之间的电阻
在这种配置下 , 增益的可能范围为1 V/V至1000 V/V 。当U1和U2开关上的开关都设置为的短路引脚S3和D3时 , 对应的RF和RG值 , 以及产生的增益如下:
RF = 12.1 kΩ + 11 kΩ + 1.1 kΩ = 24.1 kΩ
RG = 73.2 Ω + 97.6 Ω + 73.2 Ω = 244 Ω
G = 1+ 2RF/RG = 1 + 2 × 24.1 kΩ/244 Ω = 199 V/V
很容易能够看出 , 决定外部电阻使用哪个值是一个迭代且彼此相关的过程 , 可能的增益值相互作用 , 对选择使用的电阻产生影响 。为了便于参考 , 表1列出了一些常见的增益值组成值 , 但是 , 还可能存在许多其他的增益组合(G) 。
表1.一些PGIA增益组合的组成值
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确定PGIA的值的步骤
我们可以使用等式1中的公式依序计算增益网络中的单个电阻的值 。该方程确定电阻的方式如图3所标示 , 表1中的案例2(增益为2、20、200和500 V/V)用作算出的示例 。反馈电阻与增益设置电阻是交互式的;因此 , 公式必须是当前项取决于之前项的一个系列 。计算公式如下:
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以下是一些定义:
RF1 = 12.1 kΩ(LT6372-1的内置电阻)
M:增益数量(本电路为4)
Gi:增益实例(在本例中 , G1 – G4分别为2、20、200或500 V/V)
i:在1至(M-1)之间变化 , 用于计算RFi + 1
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等式1可用于计算任何增益组合所需的反馈电阻 。一个虚拟变量(j)充当计数器 , 以保持之前的反馈电阻的连续总数 。
在计算之前 , 建议先绘制与图3所示的网络类似的电阻网络 。该网络中有(2 × M) – 1个电阻 , 其中M =增益数 。在这个示例中 , M = 4 , 所以 , 电阻串中将包含7个电阻 。需要针对i = 1 → (M – 1)求等式1的值 。
G1 = 2 , G2 = 20 , G3 = 200 , G4 = 500 V/V
根据等式2:
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