采⽤可编程增益放⼤器(PGA)。它是通⽤型极好的数据采集输⼊放⼤器,它能够对增益进⾏数字控制,以提⾼准确度并扩展动态范围。许多PGA都具有即使在电源切断的情况下仍被保持于±40V的输⼊。单输⼊型放⼤器可与各种传感器或信号相连。在处理器的控制下,开关增益可使系统的动态范围得到扩展。
所有的PGA系列放⼤器均采⽤TTL或CMOS兼容型输⼊,旨在实现与微处理器的简易连接。对输⼊进⾏激光修整,以实现低失调电压和低漂移,从⽽可在⽆需外部元件的情况下使⽤。该PGA系列放⼤器设计应考虑以下⼆点:
*增益误差和漂移⼀为了获得更⾼的增益,⾼精密型应⽤将要求更加密切地关注漂移和增益误差。
*输⼊偏置电流⼀指的是每个放⼤器输⼊在输⼊失调电压为零时产⽣0V输出所需的DC电流。⾼源阻抗应⽤通常要求采⽤FET 输⼊放⼤器,这种放⼤器因为所需的偏置电流极低⽽最⼤限度地减少了偏置电流误差。
为此,可采⽤连接两个可编程增益放⼤器制作技术。以提供Gain=1⾄64(即1V、2V、4V和8V/V)的⼆进制增益步进(见图2所⽰)。这样将系统动态范围整整增加了⼀个数量级。低输⼊偏置电流和FET输⼊级确保多路转换器的串联电阻不会引起误差。快速稳定时间(只需3.5µs的时间便可达到0.01%)可实现多个通道的快速轮询,如典型的TI-PGA205型。
这种特殊的集成电路可以在⼀个很宽的增益和采样速率范围内保证精度。它主要解决或克服⼀般商⽤放⼤器常在⾼增益时带宽减⼩从⽽导致时间建⽴慢到⽆法接受所造成的误差。为了保证测量的精度,放⼤器必须在没有振荡或者振铃的情况也能建⽴并稳定下来。如果没有这种技术,在⾼增益和采样速率的情况下,16位的ADC可能达到40个最低位的信号误差。其他数据采集设备供应商经常忽视仪器级放⼤器的重要性,这就导致在⾼增益和采样速率时分辨率较低和不精确。