电路功能与优势

　　图1所示电路采用数字变阻器AD5270/AD5272 和运算放大器AD8615，提供一种紧凑型、低成本、低电压、可变增益同相放大器。AD5270/AD5272（10引脚3 mm × 3mm × 0.8 mm LFCSP）和AD8615（5引脚TSOT-23）封装尺寸小、成本低，为模拟信号处理电路提供了业界的解决方案。

图1. 可变增益同相放大器（原理示意图，未显示去耦和所有连接）

　　该电路提供1024种不同增益，可通过SPI(AD5270)或 I2C(AD5272)兼容型串行数字接口控制。AD5270/AD5272具有± 1%电阻容差性能，可在整个电阻范围内提供低增益误差，如图2所示。

图2. R2值范围与输入信号的关系

　　本电路支持轨到轨输入和输出，既可采用+5 V单电源供电，也可采用± 2.5 V双电源供电，并且能够提供±150mA的输出电流。

　　此外，AD5270/AD5272内置一个50次可编程存储器，可以在上电时自定义增益设置。

　　本电路具有高、低噪声和低总谐波失真(THD)等特性，非常适合仪器仪表的信号调理应用。

　　电路描述

　　本电路采用数字变阻器AD5270/AD5272和CMOS运算放大器AD8615，提供一种紧凑型、低成本、可变增益同相放大器。

　　输入信号VIN由AD8615放大。该运算放大器具有低噪声、高压摆率以及轨到轨输入和输出特性。

　　电路增益由公式1确定。

　　流过AD5270/AD5272（RAW = 20 kΩ 版本）的电流为±3mA，由此可根据电路增益限定输入电压VIN，如公式2所示。

　　当与VIN相连的输入信号高于公式2所确定的理论值时，应增大R2，并利用公式1重新计算新增益。

　　另外，还应计算增益以减少因AD5270/AD5272漏电流引起的误差。要使漏电流误差忽略不计，流过R2的电流应至少为50 nA的差条件漏电流的100倍。因此，通过R2的电流应为5 μA，这也确定了公式3中的R2值。

　　图2显示了在这些假设条件下，根据运算放大器的输入电压得出的R2值可能范围。

　　AD5270/AD5272的±1%内部电阻容差可确保增益误差较低，如图3所示。

　　其中D为载入该数字电位计的码。

图3. 增益和增益误差与十进制码的关系

　　当电路输入为交流信号时，数字电位计的寄生电容可能会导致输出发生不良振荡。不过，在反相器输入与其输出之间连接一个小电容C1便可避免这种情况。对于图4所示的增益和相位图，所用电容值为10 pF。

图4. 交流输入信号的增益和相位与频率的关系（为显示完整增益曲线，垂直刻度经过压缩）

　　AD5270/AD5272具有一个50次可编程存储器，可以在上电时将输出电压预设为特定值。