Композитный инструментальный усилитель превосходит однокристальное устройство по полосе пропускания, смещению и шумам

Marian Stofka

EDN

Хотя преобладающей системой счисления в электронике является двоичная, при взаимодействии человека с машиной используется набор десятичных чисел. По этой причине в конструкции часто требуются усилители с коэффициентами усиления, программируемыми ступенями по степеням 10. В настоящее время Analog Devices выпускает монолитный инструментальный усилитель AD8253, который позволяет цифровым кодом задавать коэффициенты усиления напряжения, равные 1, 10, 100 и 1000. При небольших коэффициентах усиления эта микросхема имеет широкую полосу пропускания, но выбирая коэффициент усиления 1000, вы неизбежно жертвуете этой полосой. Если ваше приложение требует полосы пропускания, достигающей мегагерц при коэффициенте усиления 1000, и если низкое смещение и хорошие шумовые характеристики важнее сложности и стоимости схемы, то помочь в реализации этих требований может составной усилитель (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Несмотря на то, что этот инструментальный усилитель с цифровым программированием коэффициента усиления состоит из пяти корпусов микросхем, его типовая полоса пропускания достигает 1.9 МГц при коэффициенте усиления 1000 и, таким образом, покрывает мегагерцовый диапазон при любом из установленных коэффициентов усиления 1, 10, 100 и 1000.

Композитный усилитель представляет собой каскад из трех усилителей AD8250 с цифровым программированием усиления – IC₁, IC₂ и IC₃. Коэффициент усиления AD8250 можно программно установить равным 1, 2, 5 и 10. Поскольку в данном случае интерес представляют только коэффициенты усиления 1 и 10, 2-битными словами, соответствующими этим двум значениям усиления, будут ноль и три в двоичном коде, поэтому два логических вывода каждой из этих трех микросхем соединяются. Типовая полоса пропускания AD8250 при коэффициенте усиления 10 равна 3.8 МГц, а гарантированное значение составляет 3 МГц. В результате получается составной усилитель, полоса пропускания которого составляет 1.9 МГц при коэффициенте усиления 1000, что более чем в шесть раз лучше, чем у однокристального AD8253. Низкочастотные шумы составляют менее 40% от шумов однокристального устройства.

1. Datasheet Analog Devices AD8250
2. Datasheet Analog Devices AD8253
3. Datasheet Texas Instruments SN74AHC1G08
4. Datasheet Texas Instruments SN74AHC1G32