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精品文档-下载后可编辑利用数字变阻器和运算放大器AD8615构建低成本5V可变增益同相放大器-设计应用电路功能与优势

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3mm×3mm×0.8mmLFCSP）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+5V单电源供电，也可采用±2.5V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。

本电路具有高精度、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=20kΩ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50nA的差条件漏电流的100倍。因此，通过R2的电流应为5μA，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10pF。

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

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