概述

????????可變增益放大器在電路應(yīng)用中很多，用來調(diào)節(jié)電路的放大倍數(shù)。實現(xiàn)電路的自動量程功能。例如電子秤中跟在壓力傳感器后的PGA（程控增益放大器），使電子秤能覆蓋從mg到g，到Kg的稱量范圍。用在收音機(jī)中的AGC（自動增益控制），通過控制接收機(jī)增益，使信號幅度不隨環(huán)境快速變化。常見的控制增益的方法有壓控和程控，分別對應(yīng)VCA和PGA。

關(guān)鍵字：可變增益放大器，R-2R網(wǎng)絡(luò)，電流型R-2R，運(yùn)算放大器，虛短路

原理圖：

器件：uA741，CD4016模擬開關(guān)兩片，10K電阻，20k電阻。

實驗實物圖

原理分析

????????K0，K1，K2，K3是受DAC引腳控制的開關(guān)，選通I0，I1，I2，I3上的電流是流入GND還是運(yùn)放的反向端，首先，我們要分析Itotal的大小。

????????從VS端看進(jìn)去，VS=5V，無論開關(guān)切向運(yùn)放反向端還是同向端（GND），電阻是恒定的1K歐，輸入電流也是恒定的5mA。

運(yùn)用戴維南等效，KCL，計算I0，I1，I2，I3和Itotal之間的關(guān)系：

Itotal = I3 + (I2+I1+I0+It)，而I3 = I2+I1+I0+It，從而得到I3 = Itotal/2

運(yùn)用戴維南等效，KCL，計算I0，I1，I2，I3和Itotal之間的關(guān)系如上圖

????????從原理分析可以看出，通過R-2R對流入運(yùn)放反相端的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對輸入信號的增益控制。輸入信號可以是直流，也可以是交流。

?

調(diào)試測試

點擊 power打開電源界面

主機(jī)面點擊 FGEN打開信號源界面，開啟S1的按鈕，設(shè)置5KHz，500mVpp。

????????主界面點擊DigOut，打開邏輯控制界面。設(shè)置DEC格式顯示，數(shù)據(jù)長度256個，初始值0，點擊↑箭頭，快速生成從0到255的數(shù)據(jù)。配置刷新率 50kHz，連線運(yùn)行。點擊開始發(fā)送。就在Dout0-7上產(chǎn)生0到255的數(shù)據(jù)IO電平。

????????主界面點擊Scope，打開示波器界面，開啟兩個通道。黃色測試的是輸入信號。藍(lán)色測試的是輸出信號。

????????可以看到，在0-255的數(shù)據(jù)控制下，放大器的增益從-1/255到-1變化（反相放大器）。藍(lán)色測試的輸出信號幅度的包絡(luò)，就是線性的鋸齒波。

擴(kuò)展應(yīng)用

作為DAC使用

????????如果輸入是直流，數(shù)據(jù)控制的增益同樣有效。實現(xiàn)對輸入直流的增益調(diào)節(jié)。使用上述同樣的0到255遞增數(shù)據(jù)（鋸齒數(shù)據(jù)），就是-1/255到1的增益。產(chǎn)生了鋸齒波。

如果使用數(shù)據(jù)表格是正弦波表，則可以產(chǎn)生正弦波。

在DigOut界面點擊L，載入正弦波表

信號源S1設(shè)置產(chǎn)生3300mV直流

打開示波器進(jìn)行測試

????????可以看到這時信號源提供的3300mV就相當(dāng)于DAC的參考電壓。DigOut提供的數(shù)據(jù)，就是DAC的數(shù)據(jù)。產(chǎn)生不同的波表，就可以產(chǎn)生不同的波形。

?

作為乘法器使用

????????如果數(shù)據(jù)為正弦波表，輸入也是正弦波，則可以實現(xiàn)兩個信號相乘。數(shù)模轉(zhuǎn)換信號和模擬信號的相乘。這種結(jié)構(gòu)的DAC也稱為乘法器型DAC。