可編程放大器的應用(08-100)

　　表4 表示出頻率補償的邏輯電平工作分配。

　　表4 頻率補償的邏輯電平分配

　　最小補償

　　在串行時鐘引腳上的時鐘計時下，將八位的數據位移入串行數據輸入引腳來完成即可完成控制寄存器的編程。圖4是將數據位移入控制寄存器的時序圖。圖中可見該控制寄存器的雙重緩沖和載入可分成兩個步驟。第一個步驟是利用八個時鐘周期將數據位移入移位寄存器。然后，移位寄存器內的數據會被平行傳輸到芯片選擇信號的上升邊沿處的保持寄存器內，而保持寄存器的輸出會用來選擇增益、頻率補償、節電和零輸入等功能。采用這種方法可防止放大器的狀態出現轉變，直至數據被正確位移入移位寄存器為止。

　　圖4 LMP8100 串行數據傳送

　　先前出現的數據將會用來設計一個應用在USB數據采集系統中的可編程增益放大器。假如已決定采用一個具備有4.096V參考的12位ADC，其分辨率為1mV，那需要用多少的增益才可將一個普通傳感器的輸出放大至這個數值呢?這時，簡單地檢討一下傳感器的敏感度和量度出來的變數跨度，便可發現一個已給傳感器的全幅輸出范圍可由2mV 至3V。這意味最高的增益約為205。下列數式EQ1表示出有關的計算。

　　最大增益 = 全幅輸入/最大傳感器輸出 = 4.096V/0.020V = 204.8 (1)

　　這個由1至205的最大增益范圍可通過把兩個LMP8100串聯在一起來實現。將兩個放大級的增益串聯在一起可增加幅度，從而令到可編程的增益范圍擴大到1至256。圖5是將兩個LMP8100串聯在一起的實現方法。每一個放大器都可將增益編程到由1至16，所以總增益范圍便是1至256并以每單位增量級計。

　　除了可編程增益之外，放大器的其他功能都可經程序來控制。在大多數的數據采集和記錄應用中，測量一般都是在固定的時間間隔上執行。例如，每兩秒或每10秒等。在這些應用中，放大器都可進入節電狀態，而每個放大器的功耗會降低至40μA。這個功能可以削減便攜系統中的平均電源電流消耗，從而延長電池的壽命。

　　零功能的作用是通過軟件來修正放大器中的失調電壓。軟件程序會為預期的測量設定一個增益，并在放大器A1內設立一個零位寬。在這種配置中，放大器A2的輸出電壓便是預期測量用的失調電壓，而這個數值會被軟件存儲并留待下一個步驟使用。然后，A1中的零位會被清除，而測量會在這時執行，同時失調電壓數值會從信號測量得來的數值減去。采用這種方法，任何給定增益設定下的失調電壓和失調電壓漂移便可獲得補償。