利用FPGA 怎样实现 可控放大器

数控放大器

一 、引言

随着可变增益放大技术的不断发展, 它在自动测控、智能测控、智能仪器仪表等重要领域的应用也越来越广泛。可变增益放大器的增益改变方式主要有人工 (或机械) 和程控两大类(后者一般借助μP) ,具体方法有多种,每种方法各有其优点和局限性。从理论上讲,改变集成运算放大器(运放) 的反馈电阻或输入电阻,即可改变放大器的增益。但简单地改变反馈电阻或输入电阻所得到的可变增益放大器,往往并不具备理想的性能,有的根本不能正常使用。

二．方案论证与比较

方案一、利用场效应管的可变电阻区改变反馈电阻

图2场效应管特性曲线

由图2 场效应管特性曲线可以看出，UDS小于1V，UGS不变时，ID随UDS的增加而增加，与电阻特性一致，并且UGS改变时ID—UDS曲线斜率跟着改变。也就是说，场效应管可以用作受UGS控制的压控电阻。该方案是将场效应管接入运放的T型反馈网络，使运放的等效反馈电阻随场效应管DS间电阻的变化而变化，电路如图3所示。

图3 利用场效应管的数控放大器

数字信号通过D/A转换为模拟信号，输出通过分压接到场效应管门极（G）。场效应管的源极（S）和漏极（D）间的电阻变化引起反馈电阻变化，继而引起放大器放大倍数的变化。

T型电阻网络的等效电阻是：

由上式看出，该方案的缺点是：当RT增加时放大倍数A会减小，而RT线性变化时，放大倍数A不是线性变化的。控制电压线性变化时，放大倍数不是线性变化。要得到线性变化的放大倍数，需要较复杂的软件支持。

方案二、用集成多路模拟开关改变电阻

用不同阻值的固定电阻,通过集成多路模拟开关 (如CD4051 等) ,将其分别接入运放的输入回路,以此来达到改变输入电阻的目的,从而实现对信号的放大或衰减,即改变放大器的增益,其原理如图5 所示。

图5 用集成多路模拟开关构成的程控增益放大器

用集成多路模拟开关构成程控增益放大器,还有一种常用的方式,即用数个运放分别接成同相输入深度负反馈放大器后串联成多级同相放大器,再用模拟开关控