低成本可变增益反相放大器的电路设计与实现
模拟技术
描述
功能指标
利用数字变阻器AD5270/AD5272和运算放大器AD8615构建紧凑型、低成本、5 V、可变增益反相放大器
电路说明
图1所示电路采用数字变阻器 AD5270/AD5272 和运算放大器AD8615 ，提供一种紧凑型、低成本、低电压、可变增益反相放大器。AD5270/AD5272（10引脚3 mm × 3mm × 0.8 mm LFCSP）和AD8615（5引脚TSOT-23）封装尺寸小、成本低，为模拟信号处理电路提供了业界领先的解决方案。
该电路提供1024种不同增益，可通过SPI（AD5270）或I2C（AD5272）兼容型串行数字接口控制。AD5270/AD5272具有± 1％电阻容差性能，可在整个电阻范围内提供低增益误差，如图2所示。
本电路支持轨到轨输入和输出，既可采用+5 V单电源供电，也可采用± 2.5 V双电源供电，并且能够提供最高±150mA的输出电流。
此外，AD5270/AD5272内置一个50次可编程存储器，可以在上电时自定义增益设置。
本电路具有高精度、低噪声和低总谐波失真（THD）等特性，非常适合仪器仪表的信号调理应用。
本电路采用数字变阻器AD5270/AD5272和CMOS运算放大器AD8615，提供一种低成本、可变增益反相放大器。
以反向模式连接的AD8615对输入信号VIN进行放大。该运算放大器具有低噪声、高压摆率以及轨到轨输入和输出特性。
最大电路增益由公式1确定。
流过AD5270/AD5272。（RAW = 20 kΩ version） 的最大电流为±3mA，由此可根据电路增益限定最大输入电压VIN，如公式2所示。
当与VIN相连的输入信号高于公式2所确定的理论最大值时，应增大R2，并利用公式1重新计算新增益。
另外，还应计算最小增益以减少因AD5270/AD5272漏电流引起的误差。要使漏电流误差忽略不计，流过R2的电流应至少为50 nA的最差条件漏电流的100倍。因此，通过R2的最小电流应为5 μA，这也确定了公式3中的R2最小值。
图2显示了在这些假设条件下，根据运算放大器的输入电压得出的R2 值可能范围。
AD5270/AD5272的±1％内部电阻容差可确保增益误差较低，如图3所示。
电路增益计算公式为：
其中D为载入该数字电位计的码。
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