ERT中多通道程控增益放大電路設計

圖3中選擇D／A轉換器芯片AD8600輸出電壓，當輸出電壓發(fā)生變化時，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個可獨立尋址的電壓輸出型D／A轉換器芯片，每一個DAC都具有各自的DAC寄存器和輸入寄存器，但所有的DAC共用一個基準輸入電壓。芯片的數(shù)字接口包括一個8位并行數(shù)據(jù)輸入端、4根地址信號線以及控制信號線等。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
微控器是整個控制電路的核心，采用LPC2366芯片作為整個設計電路的控制器件，在ERT的多通道程控放大電路設計中，應用它來控制AD8600進行電壓輸出。該芯片是基于ARM7TDMI—S處理器，可在72MHz的工作頻率下運行，其中ARM7TDMI—S是一個通用的32位微處理器，具有高性能和低功耗的特點。同時它還包含了10／100 Ethernet MAC、USB2．0全速接口、4個UART、2路CAN通道、1個SPI接口、2個同步串行端口(SSP)、3個I2C接口、1個I2S接口、70個通用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置的增益值，通過讀取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)，也可減少增益的設置時間。選用ST公司M24128BW芯片，它支持I2c總線模式，標準模式頻率為100 kHz，快速模式下頻率為400 kHz，可達1 000 000寫周期。

3 系統(tǒng)軟件設計
多通道程控放大程序主要是在系統(tǒng)開機和接收到相應命令后，進行增益自動設置。通過控制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達到調整增益的效果。每次設置的電壓值保存在EEPROM芯片中，通過讀取設置電壓值可知信號處理模塊的確切增益，也可減少增益設置的時間。程序設計流程如圖5所示。

4 實驗結果
為驗證ERT中多通道程控放大電路的設計方案，在Muhisim中對這部分電路進行了仿真，如圖6和圖7所示。其中深黑色線代表輸入的電壓信號大小，而淺黑色線代表輸出的電壓信號大小。由圖可以看出，輸出信號與輸入信號是反向的，那是因為芯片AD817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 結束語
采用多通道程控放大電路設計方案，可以解決當通道數(shù)多、信號變化范圍大時使用固定增益放大電路的缺點，同時利用D／A轉換器芯片AD8600，根據(jù)輸出電壓的步進值大小精確地知道放大倍數(shù)變化的大小。