ERT中多通道程控增益放大電路設(shè)計(jì)

圖3中選擇D／A轉(zhuǎn)換器芯片AD8600輸出電壓，當(dāng)輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，多通道程控放大電路中芯片AD603管腳1上的電壓值也發(fā)生改變。其中AD8600是含有16個(gè)可獨(dú)立尋址的電壓輸出型D／A轉(zhuǎn)換器芯片，每一個(gè)DAC都具有各自的DAC寄存器和輸入寄存器，但所有的DAC共用一個(gè)基準(zhǔn)輸入電壓。芯片的數(shù)字接口包括一個(gè)8位并行數(shù)據(jù)輸入端、4根地址信號(hào)線以及控制信號(hào)線等。AD8600是8位的DAC芯片，它的輸出電壓擺幅在DACGND至外部基準(zhǔn)電壓KREF之間。
為使AD603管腳1和管腳2間的壓差VG在-500～+500 mV間變化，而AD8600的輸出電壓由它的電壓基準(zhǔn)決定，固定管腳2上的電壓為0．5 V，使管腳1上的輸入電壓在0～1 V之間輸出，基準(zhǔn)電壓芯片選擇ADI公司的ADR510。ADB510是一款低電壓、精密、分流模式的基準(zhǔn)電壓源，溫度系數(shù)為70×10-6／℃，它具有高精度和超低噪聲性能。
2．3 微控器模塊
微控器是整個(gè)控制電路的核心，采用LPC2366芯片作為整個(gè)設(shè)計(jì)電路的控制器件，在ERT的多通道程控放大電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)用它來(lái)控制AD8600進(jìn)行電壓輸出。該芯片是基于ARM7TDMI—S處理器，可在72MHz的工作頻率下運(yùn)行，其中ARM7TDMI—S是一個(gè)通用的32位微處理器，具有高性能和低功耗的特點(diǎn)。同時(shí)它還包含了10／100 Ethernet MAC、USB2．0全速接口、4個(gè)UART、2路CAN通道、1個(gè)SPI接口、2個(gè)同步串行端口(SSP)、3個(gè)I2C接口、1個(gè)I2S接口、70個(gè)通用I／O管腳。
2．4 EEPROM模塊
EEPROM模塊主要保存多通道程控放大電路中所設(shè)置的增益值，通過(guò)讀取EEPROM中保存的增益值大小，從而得到程控放大電路的放大倍數(shù)，也可減少增益的設(shè)置時(shí)間。選用ST公司M24128BW芯片，它支持I2c總線模式，標(biāo)準(zhǔn)模式頻率為100 kHz，快速模式下頻率為400 kHz，可達(dá)1 000 000寫周期。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
多通道程控放大程序主要是在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)和接收到相應(yīng)命令后，進(jìn)行增益自動(dòng)設(shè)置。通過(guò)控制AD8600芯片的輸出電壓，從而改變AD603管腳1和管腳2間的壓差VG達(dá)到調(diào)整增益的效果。每次設(shè)置的電壓值保存在EEPROM芯片中，通過(guò)讀取設(shè)置電壓值可知信號(hào)處理模塊的確切增益，也可減少增益設(shè)置的時(shí)間。程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為驗(yàn)證ERT中多通道程控放大電路的設(shè)計(jì)方案，在Muhisim中對(duì)這部分電路進(jìn)行了仿真，如圖6和圖7所示。其中深黑色線代表輸入的電壓信號(hào)大小，而淺黑色線代表輸出的電壓信號(hào)大小。由圖可以看出，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)是反向的，那是因?yàn)樾酒珹D817所組成的電路是反向的10倍固定增益放大。圖6中AD603管腳1與管腳2間的壓差為500 mV，由增益公式G=40 VG+30，G在+10～+50 dB范圍內(nèi)，可知通道程控放大電路總的放大倍數(shù)約為3 000倍，可以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D的輸入要求。

圖7中，AD603管腳1與管腳2間的壓差為-400 mV，根據(jù)增益公式，可知多通道程控放大電路總的放大倍數(shù)約為50倍。

5 結(jié)束語(yǔ)
采用多通道程控放大電路設(shè)計(jì)方案，可以解決當(dāng)通道數(shù)多、信號(hào)變化范圍大時(shí)使用固定增益放大電路的缺點(diǎn)，同時(shí)利用D／A轉(zhuǎn)換器芯片AD8600，根據(jù)輸出電壓的步進(jìn)值大小精確地知道放大倍數(shù)變化的大小。