Электронные компоненты для ремонта и хобби

Малошумящий усилитель переменного тока с цифровым управлением усилением и полосой пропускания

Analog Devices LT1884 LTC6910-1

Philip Karantzalis

EDN

В малошумящих аналоговых схемах входные усилители с большим коэффициентом усиления позволяют увеличить отношение сигнал/шум. Усиление входного каскада определяется уровнем входного сигнала; наибольшего усиления требуют низкоуровневые сигналы. Также стандартной практикой при обработке аналоговых сигналов в системах с низким уровнем шумов является максимальное сужение полосы пропускания схемы, позволяющее выделять только спектр полезного входного сигнала. Цель конструирования схем с низким уровнем шумов заключается в оптимальном сочетании коэффициента усиления и полосы пропускания усилителя. В системе сбора данных цифровое управление усилением и полосой пропускания обеспечивает динамическую коррекцию изменений уровня и спектра входного сигнала. На Рисунке 1 показана упрощенная схема усилителя переменного тока, позволяющего управлять как усилением, так и полосой пропускания. Коэффициентом усиления схемы (Усиление A) управляет входной усилитель с программируемым усилением (programmable-gain amplifier, PGA). За PGA следует фильтр верхних частот первого порядка, образованный конденсатором C1 и входным резистором R1 схемы интегратора. Внутри петли обратной связи интегратора усиление второго PGA (Усиление B) умножает частоту среза интегратора по уровню –3 дБ, тем самым, управляя полосой пропускания.

Онлайн-семинар «Актуальные вопросы о продукции и планах MEAN WELL в России» (13.10.2022)

Такая конфигурация усилителя переменного тока позволяет управлять  ​как усилением, так и полосой пропускания.
Рисунок 1. Такая конфигурация усилителя переменного тока позволяет управлять
как усилением, так и полосой пропускания.

На Рисунке 2 показана реализация полной схемы с использованием двух PGA LTC6910-1 с цифровым управлением и сдвоенного операционного усилителя LT1884. Входная микросхема LTC6910-1 (IC1) обеспечивает цифровое управление коэффициентом усиления от 1 до 100 с помощью трех цифровых входов, позволяющих выбрать значения 1, 2, 5, 10, 20, 50 и 100. Нижняя граница полосы пропускания схемы по уровню –3 дБ неизменна и установлена равной 1 Гц. Вторая микросхема LTC6910-1 (IC3) находится внутри петли обратной связи интегратора (IC2) на основе усилителя LT1884. Цифровое управление усилением интегратора превращается в цифровое управление полосой пропускания, изменяющее верхнюю частоту среза по уровню –3 дБ в диапазоне от 10 Гц до 1 кГц.

Полная реализация схемы на Рисунке 1 работает с двуполярными источниками питания.
Рисунок 2. Полная реализация схемы на Рисунке 1 работает с двуполярными источниками
питания.

Сочетание малошумящего операционного усилителя LT1884 и PGA LTC6910-1 (9 нВ/√ Гц для каждого устройства) обеспечивает высокое отношение сигнал/шум схемы. Например, отношение сигнал/шум равно 76 дБ при входном сигнале 10 мВ пик-пик, коэффициенте усиления 100 и полосе пропускания 100 Гц или 64 дБ при входном сигнале 100 мВ пик-пик, коэффициенте усиления 10 и полосе пропускания 1 кГц. При использовании сдвоенного операционного усилителя LT1884, имеющего произведение коэффициента усиления на полосу пропускания 1 МГц, верхняя частота схемы может быть увеличена до 10 кГц путем уменьшения емкости конденсатора C2. (Нижнюю частоту можно увеличить за счет уменьшения емкости C1). Схема на Рисунке 2 работает от двух источников питания ±5.5 В. Можно превратить ее в схему с одним источником питания от 2.7 до 10 В, заземлив выводы 4 микросхем IC1, IC2 и IC3, подключив между выводом 2 IC2 и землей конденсатор емкостью 1 мкФ и соединив вывод 2 микросхемы IC1 с выводами 3 и 5 микросхемы IC2 и выводом 2 IC3. На Рисунке 3 изображена частотная характеристика схемы на Рисунке 2 при единичном усилении и трех значениях полосы пропускания.

Полная реализация схемы на Рисунке 1 работает с двуполярными источниками питания.
Рисунок 3. Частотная характеристика схемы на Рисунке 2 при единичном
усилении и трех значениях полосы пропускания.

Материалы по теме

  1. Datasheet Analog Devices LT1884
  2. Datasheet Analog Devices LTC6910-1

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Low-noise ac amplifier has digital control of gain and bandwidth

13 предложений от 11 поставщиков
Op Amp Dual Precision Amplifier R-R O/P ±18V/36V Automotive 8-Pin SOIC N Tube
Элитан
Россия
M4HCS10STZ50
7 ₽
ЭИК
Россия
LT1884CS8
Linear Technology
от 634 ₽
МосЧип
Россия
LT1884A
по запросу
ЗУМ-СМД
Россия
LT1884IS8PBF
Analog Devices
по запросу
Corebai - АЦП, ЦАП, ОУ, интерфейсы и другие аналоговые микросхемы поступили на склад
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя