[讨论] 配有数字式增益和带宽控制的交流放大器

    在低噪声模拟电路中，高增益放大器在输入端用来提高信噪比（SNR）。输入信号电平决定输入级增益；低电平信号需要最高的增益。使电路的带宽尽可能窄，只让有用的输入信号频谱通过，这也是低噪声模拟信号处理中的标准做法。放大器的增益和带宽的最优组合是低噪声设计的目标。在数据采集系统中，增益和带宽的数字控制具有动态调节功能，以适应输入信号电平和频谱的变化。图 1 示出了一种既能控制增益又能控制带宽的交流放大器的简化电路。该放大器的输入端是一个具有增益控制（增益 A）的PGA（可编程增益放大器）。在输入 PGA 之后，是一个由积分电路的电容器 C1 和输入电阻器 R1 组成的一阶高通滤波器。在积分器的反馈通路内，第二个 PGA（增益B）的增益使积分器的-3dB 频率增倍，从而具有带宽控制功能。

图1, 这种交流放大器配置既具有增益控制功能，又具有带宽控制功能。

图2, 本电路是图 1 所示电路的具体体现，由双电源供电。

    图 2 示出了一种完整的电路实现方法，它使用两个由 LTC6910-1 数字式控制的 PGA 和一个 LT1884 双运算放大器。输入 LTC6910-1，即 IC1，具有数字增益控制功能，增益控制范围从 1~100，并使用一个 3 位数字输入来选择 1、2、5、10、20、50 和 100 等增益。该电路低端的-3dB 频率是固定的，设定为 1 Hz。第二个 LTC6910-1，即 IC3，位于一个基于 LT1884 (IC2) 的积分器回路内部。该积分器的数字增益控制变为数字带宽控制，可对高端-3dB 频率进行控制，控制范围为 10Hz~1kHz。该电路的低噪声 LT1884 运算放大器和 LTC6910-1合起来具有很高的信噪比（每个器件各为 9 nV/ ）。例如，增益为 100、带宽为 100Hz 的 10mV 峰峰信号具有 76 dB信噪比；而增益为 10、带宽为 1kHz 的 100mV 峰峰信号则具有 64 dB的信噪比。使用一个 LT1884 双运算放大器（增益-带宽积为 1MHz）后，只要降低C2的电容值，该电路的高端频率响应可以升高至 10 kHz。（只要降低 C1的电容值，低端-3dB 频率也可以升高。）图 2 所示电路由 ±5.5V 双电源供电。你可以把它变为由 2.7~10V 单电源供电的电路，方法是把 IC1、IC2和 IC3的 引脚4接地，在 IC1的 引脚2和地之间连接一个 1μF 电容器，并把 IC1的引脚2连接到 IC2的引脚3以及 IC3的引脚2。图 3 示出了 图 2 所示电路（具有增益为1的输入端和三个数字带宽控制输入端）的频率响应。

图3, 图2电路的频率响应示出了单位增益和三个数字带宽控制输入。