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可編程增益放大器MCP6S2X在多路信號采集中的應用
在實際的電路應用中,模擬信號的采集是一個重要環(huán)節(jié)。
工業(yè)控制一般需要采集各種現(xiàn)場參數(shù)（如溫度、壓力、流量等），并對這些參數(shù)進行處理。往往比較難處理的是信號采集部分。隨著微電子技術的發(fā)展，數(shù)字信號的處理無論從精度和速度上來說，都在不斷提高。剩下的問題是如何方便地將模擬數(shù)據(jù)采集到微處理器中。
在許多嵌入式設計中，微控制器或者數(shù)字信號處理器需要處理若干個模擬信號才能完成一種控制功能或者一系列控制任務。這些模擬信號往往需要先經(jīng)過某種處理（例如濾波、緩沖、或者放大），然后處理器才能精確地對它們進行轉換，至少要把信號放大到系統(tǒng)能夠使用的電平。因此，選擇合適的元器件將會對電路的設計起到事半功倍的作用。
Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司推出的可編程增益放大器(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ, ＰＧＡ)已將放大器、ＭＵＸ和利用ＳＰＩ總線選擇的增益控制器整合在了一起，從而可以協(xié)助用戶有效地提升系統(tǒng)的數(shù)碼仿真控制效能。新器件專供各種工業(yè)和儀器市場以及信號和傳感處理領域使用。新款ＭＣＰ６Ｓ２ｘ系列器件除可提供放大器功能外，還可為系統(tǒng)設計提供數(shù)碼控制效能，用戶可在ＳＰＩ總線上對系統(tǒng)進行編程，并可通過有效控制增益和選擇輸入信道來得到更大的設計靈活性。此外，由于ＰＧＡ不需要反饋和輸入電阻，因此，還可大幅減低成本并節(jié)省機板空間。
１ ＭＣＰ６Ｓ２Ｘ芯片的功能和參數(shù)
Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司的ＭＣＰ６Ｓ２１／２／６／８ 是模擬增益可編程運放(ＰＧＡ)芯片。該芯片的增益可設置為＋１～＋３２Ｖ／Ｖ,而且具有輸入通道選擇功能, 可通過ＳＰＩ總線選擇增益水平和輸入信道，以擴大微控制器的仿真輸入范圍，同時可減少對輸入／輸出管腳數(shù)量的需求，從而降低微控制器的成本。此外，單一信號路徑的多重信道還可協(xié)助系統(tǒng)進行仿真信號路徑的校準，以提高時間和溫度的準確度。該器件寬廣的頻帶特別適用于以較低電流運行的放大器，并可減少產(chǎn)品對電源功率的需求。
１．１ 芯片引腳定義
新款ＭＣＰ６Ｓ２１和ＭＣＰ６Ｓ２２具有８腳ＰＤＩＰ、ＳＯＩＣ和ＭＳＯＰ封裝，ＭＣＰ６Ｓ２６采用１４管腳ＰＤＩＰ、ＳＯＩＣ和ＴＳＳＯＰ封裝，ＭＣＰ６Ｓ２８則采用１６管腳ＰＤＩＰ、ＳＯＩＣ和ＴＳＳＯＰ封裝。它們的引腳排列如圖１所示，表１所列是其引腳功能。
表1 MCP6S2X系列芯片引腳定義（MCP6S28為例）
１．２ 特性參數(shù)
●輸入通道數(shù): １、２、６或８個通道可選；
●頻寬：２ＭＨｚ～１２ＭＨｚ；
●有８種增益選擇，分別為：＋１,＋２,＋４,＋５,＋８,＋１０,＋１６或＋３２Ｖ／Ｖ；
●ＴＤＨ＋Ｎ：０．００１２％；
●帶有串行外圍設備接口(ＳＰＩ)；
●增益誤差低:±１％(最大)；
●偏移低:±２７５μＶ(最大)；
●帶寬:２～１２ＭＨｚ(典型)；
●噪音低:１０ｎＶ／ｒｔＨｚ(典型)；
●電源電流低:１．０ｍＡ(典型)；
●偏置電壓低：２７５μＶ（典型）；
●穩(wěn)定時間：２００ｎｓ；
●單電源供電電壓:２．５Ｖ～５．５Ｖ；
●工作溫度范圍：－４０～８５℃。
２ 工作原理
ＭＣＰ６Ｓ２８芯片的內(nèi)部結構圖（其它類似）如圖２所示。由圖可見，ＭＣＰ６Ｓ２Ｘ芯片內(nèi)部由一些簡單的功能模塊構成，可共同完成多路選擇、可變增益調(diào)節(jié)等功能。ＭＣＰ６Ｓ２Ｘ具有多路選擇輸入（ＭＵＸ）模塊，共有八路輸入，可由軟件設置通道選擇。不用的輸入引腳應懸空，以使輸入電流最小。當然，接ＶＤＤ或ＶＳＳ時，芯片也能正常工作?但輸入電流會變大。
內(nèi)部運放部分主要由運放、增益轉換器、梯形電阻(ＲＬＡＤ＝ＲＦ＋ＲＧ)等組成，可完成信號的放大和帶寬選擇，提高輸出電壓的精確性。
ＳＰＩ邏輯控制部分主
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