自適用控制A/D轉(zhuǎn)換編碼電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1.2 自動(dòng)增益控制循環(huán)放大與誤差補(bǔ)償

前三個(gè)周期完成對(duì)輸入信號(hào)VE及三個(gè)誤差信號(hào)E0、E1、E2的采集,并將其結(jié)果保存于電容C1中。從第4周期開始,將通過對(duì)電子開關(guān)S6、S10、S7、S11的交替切換完成對(duì)輸入電壓的循環(huán)放大。在第4、6、8、…等周期,S7、S11閉合,在第5、7、9、…等周期,S6、S10閉合。在整個(gè)循環(huán)放大過程中,S2一直閉合,主運(yùn)放OP1的同相組態(tài)增益為2。電子開關(guān)經(jīng)n次交替切換后,原輸入信號(hào)子樣被放大（5/3）×2 n倍。由于完成一次循環(huán)放大的時(shí)間很短,因而時(shí)漂可以忽略。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行循環(huán)放大的同時(shí),誤差也參加循環(huán),正是前三個(gè)周期對(duì)誤差、信號(hào)的特殊采集方法確保了失調(diào)誤差在各次循環(huán)放大過程中的自動(dòng)補(bǔ)償,從而使之不會(huì)隨信號(hào)被循環(huán)放大。其放大過程如下：

第3周期結(jié)束時(shí)（第n=0次循環(huán)放大）,A1輸出電壓為：

V3=VM+E1

=(5/3)VE-2E0-(1/3)E1-(2/3)E2

第4周期結(jié)束時(shí)（第n=1次循環(huán)放大）,A2輸出電壓為：

V4=2V3+2E0+E2

=（5/3）×2 1 VE-2E0-（2/3）E1-（1/3）E2

第5周期結(jié)束時(shí)（第n=2次循環(huán)放大）,A1輸出電壓為：

V5=2V4+2E0+E1

=（5/3）×2 2 VE-2E0-(1/3)E1-(2/3)E2

依此類推,經(jīng)n次循環(huán)放大后,有效信號(hào)達(dá)（5/3）×2 n VE,而誤差一直為-2E0-（1/3）E1-（2/3）E2或-2E0-（2/3）E1-（1/3）E2,仍然是信號(hào)采樣周期結(jié)束時(shí)所獲得的初始誤差采樣值。經(jīng)n次循環(huán)放大后,信號(hào)被放大到滿刻度的1/2～1倍。其值已達(dá)數(shù)伏之高,而輸出誤差總額卻不超過300μV,從而實(shí)現(xiàn)了極高的信噪比。

自動(dòng)增益控制通過控制循環(huán)放大的次數(shù)來實(shí)現(xiàn),循環(huán)放大次數(shù)取決于以下兩個(gè)條件之一：第一,通過溢出判斷電路OP3、OP4判斷輸出電壓,如果輸出已超過滿刻度的1/2時(shí),應(yīng)停止再進(jìn)行循環(huán)放大,否則,下次循環(huán)的輸出直將溢出;第二,循環(huán)放大次數(shù)已超過規(guī)定的限值時(shí)（一般取n≤18,循環(huán)增益≤2 18,約110dB,說明被測(cè)信號(hào)太弱,已超出電路的處理能力,應(yīng)停止循環(huán)。）

2 循環(huán)編碼式A/D轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)