可编程增益放大电路在线视频

大家好

本节我们将介绍可编程增益放大电路

本阶段学习目标为

1.理解可编程增益放大电路的概念

2.能够分析可编程增益放大电路的

工作原理

首先我们来看可编程增益放大电路的

概念与分类

通过数字逻辑电路由确定的程序来控制

放大电路增益的电路

称为可编程增益放大电路

简称PGA

按照所采用的放大器可分为

单运放可编程增益放大电路

多运放可编程增益放大电路

测量放大器可编程增益放大电路以及

单片集成可编程增益放大电路

首先我们来分析由单运放组成

的可编程增益放大电路

如图所示

为一个通用运放可编程增益放大电路

它有多路模拟开关和通用集成

运算放大器组成

虚框内为四路模拟开关

通常采用p沟道的结型场效应管阵列

可由TTL逻辑电平驱动

当逻辑电平为1时

即场效应管栅级为高电平时

开关断开

当逻辑电平为0时

栅极为低电平，开关接通

等效有电路如右图所示

如果四路的逻辑电平均为1

即四路开关均为断开状态

其等效电路如右图所示

此时的电路等效为基本反相放大电路

其增益为

R₂比上R₁

等于100

当

A为低电平，开关闭合

等效电路如右下方图所示

此时依然是反相放大电路

只是反馈电阻为电阻R₃和R₂的

并联等效电阻

其增益为并联等效电阻比上R₁

等于50

这样以此类推

每增加一个闭合的开关

其等效电路中的反馈回路中

多并联一个电阻

这样我们就可以得到

不同开关闭合下的增益

右表为逻辑控制端

A、B、C、D逻辑电平

依次为零时所对应的

增益大小

从表中可以看出

我们可以得到增益为1、2、10、50、100

五种不同的增益

此图为

集成运算放大器与模拟开关组成的

数字式可编程增益放大电路

模拟开关接在反相输入端

逻辑控制端为A、B、C、D

假设低电平时，开关闭合

且每次只有一个开关导通

假设

A为低电平，即第一个开关闭合

其等效电路如右图所示

输入信号作用在

同相端

反馈电阻为0

电路为一个电压跟随器

其增益k等于1

假设B为低电平，第二个开关闭合

其等效电路如右图所示

电路为同相放大电路

其增益k为

（1+4R/（R+R+2R））

增益为2

假设

C为低电平

第三个开关闭合

电路依然为同相放大电路

其增益经过计算可得k等于4

假设D为低电平，第四个开关闭合

其增益经过计算

为8

这样我们就获得了增益为1，2，4，8

四种增益值

其增益值的逻辑可以表示为

k等于A反加上2B反

加上4C反加上8D反

所以这是一个

数字式可编程增益放大电路

接下来我们分析

多运放可编程增益放大电路

如图为一个并联式可编程增益放大电路

输入信号ui同时作用到N1、N2、N3

三个运放的同相输入端

反相端均接地

当A为低电平时

第一个开关闭合

N1的输出即为电路的总输出

此时增益为KA

等于

（1+R₂/R₁）

同理，当B为低电平或者C为低电平时

对应的增益为

KB和

KC

并联式可编程增益放大电路的特点

（1）结构简单

自动化高

（2）单元多，成本高

（3）高增益实现困难

我们再来看一个串联式

可编程增益放大电路

从图中可以看出

运放N1的输出

为N2的输入

运放N2的输出为N3的输入

形成串联电路

如果A为低电平

总输出uo等于ui

增益呢

为1

当B为低电平时

总输出uo为N1的输出

增益为N1的增益

以此类推

当D为低电平时

总输出uo为N3的输出

增益为N1、N2、N3增益的乘积

我们总结一下

串联式可编程增益放大电路的特点

（1）结构简单

自动化高

（2）单元多，成本高

（3）高增益易实现

接下来我们看一个

可编程增益放大电路的应用

在我们使用A/D转换器对

传感器输出的信号进行转换时

如果由变换电路

输入A/D转换器的信号太大

则超出量程范围

如果太小

则会降低

A/D转换精度

此时均需要增益调整电路,改变增益

使得输入信号适合A/D转换

最后我们对本节进行总结

本节解释了什么是可编程增益放大电路

分析了单运放可编程增益放大电路

和多运放可编程增益放大电路的

增益调整原理

最后讲了可编程增益放大电路在

A/D转换时的应用

最后呢，再给大家留一个拓展

请大家自行完成

好，本节就讲到这里

再见