随时可编程的增益控制

24位的测量分辨率能为您做些什么？答案是"有很多"。可从宽动态范围获益的应用涵盖热电偶放大器、电子秤、光学传感器、用于医疗图像的激光功率调整 、应变计放大器，以及其它多范围、高分辨率的数据采集系统。

Δ-Σ（增量累加）调制技术使我们拥有的位数比曾经想象的还要多。然而，无论模数转换器（ADC|0">ADC）是一个内嵌在微控制器中的简单8位转换器或24位精密Δ-Σ，还是一个高速SAR，问题还是如何使这些位数有效 ？

当输入信号的SNR达到最高，即信号在不超出电源轨而达到可能的最大值时，ADC能提供最精确的数字输出。但当传感器输出的变化达到几个数量级或在许多数据采集系统中，在不知道用户将使用何种信号连到该系统的情况下，如何使电压摆幅量最大化呢？

动态范围到底是什么？

在信号调理方面，使此类系统动态范围最大化的问题倍受关注。然而，在分析信号路径时，"动态范围"（DR）这一术语经常被采用甚至滥用。相反，信噪比（SNR）可以更明确地定义为采用相同方法和处于同样环境下测量出的的信号和噪声电平之比。在一个可编程的增益放大器（PGA）中，放大器中的噪声和最大信号电平通常都会随增益设置的变化而改变。在 LTC6911-x 双通道可编程的增益放大器中，最大输出信号是完全独立于增益的。事实上，最大输入和输入所导致的噪声电平会随增益上升而下降。

若要概括这样一个放大器的有用 信号范围，我们应将动态范围定义为最大输入信号电平（在单位增益时）与最小输入所导致的噪声（在最大增益时）之比。这种DR的物理解释就是其SNR在单位V/V或0dB 之上的信号电平范围。在10V的总电源下，LTC6911-x（增益为0V/V 至 100V/V）的DR一般为120dB[标称的 9.9VP-P 或 3.5VRMS（最大输入）比3.8μVRMS（高增益输入噪声）]。一个放大器的 SNR是输入电平与输入所导致的噪声之比，LTC6911系列产品在单位增益时的SNR可达到110dB。

性能是采用PGA的惟一理由吗？

对于输入电平范围广泛的数据采集系统而言，有用的ADC位数增加是采用具有随时增益控制PGA的充分理由。其实，PGA还具有一些潜在的优势：

简化设计--通过简单的电阻器或软件改变就能调整主要的模拟功能，从而缩短设计时间，并为工程师提供"调节按钮" 以应对不可避免的最后改变之需。会突然发现需要使用不同的ADC吗? 传感器供货商不再提供设计中所采用的桥接件? 只要在信号路径中安装一个PGA，电路改变就易如反掌。

误差计算同样大大被简化。若采用分立组件的方法，估算总体范围内的增益误差和线性度会变得相当烦琐，更别说考虑温度变化了。对许多PGA而言，这些规格可以直接在数据表上获得。

设计一个能容许输入信号广泛变化的放大器也会出现稳定性的问题。而配合了PGA，放大器的稳定性就有效地成为"内置"功能。

简易校准 -- 设计时提供的这些调节按钮在生产中也能方便使用。数字式控制的运算放大器和滤波器使电路内校准过程自动化实现更为简便。为了最终的灵活性，如LTC1564的器件可对增益和滤波器截止频率提供4位控制。

空间--无外部反馈或增益电阻串，无控制逻辑。在PGA中，所有这些用一个单一的器件替代，并采用小巧的3mm x 3mm封装。

更低的使用材料成本 -- 在许多应用中，选择一个单片可编程的模拟组件能将运算放大器、连接逻辑器件和数个无源器件集中到一块芯片中，从而节约了成本和空间。例如，LTC6915 是一个拥有难以置信的精确性（最大10μV）、低增益误差（0.075%）的仪器放大器，它为增益控制提供了一个串行或并行接口，在只有 12mm2 的面积内提供0至4096V/V的低漂移可编程DC或AC增益。SoftSpan DAC 现在已能提供软件可编程的输出范围功能， 从而省去了增益范围转变所需的精密电阻器、开关和外部放大器。

制造能力--降低采购需求是一个经常被忽略的优点，因为可编程的器件通常可以使用在同一块板的众多插座中或用在几种产品上。 随着需要采购的元器件类型减少，采购量增大，就能获得更多的价格折扣。

实例：扩展一个ADC的动态范围

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