摘要：LTC6910-1、LTC6910-2和LTC6910-3是占用PCB空間非常小的低噪聲數字控制可編程增益放大器。它們可通過3位數字輸入來提供8種電壓增益以供選擇。文中簡要介紹LTC6910的主要特性、內部結構、引腳功能和工作原理，給出LTC6910的實際應用電路。
關鍵詞：LTC6910-1/2/3 3位數字增益控制 PGA 滿擺幅輸入/輸出
1 概述
凌特公司（LTC）生產的LTC6910系列數字控制可編程增益放大器（PGA）單片IC是專門為數據采集系統（DAS）、動態增益變化、自動測距電路和自動增益控制等方面應用而設計的。
LTC6910系列PGA共有3個型號，即LTC6910-1、LTC6910-2和LTC6910-3。這些電路的共同特性如下：

·采用3位數字控制和8引腳SOT-23封裝；
·電源電壓范圍為2.7V～10.5V，最大電源電流為3mA（典型值）；
·滿擺幅輸入/輸出（I/O），即輸入和輸出信號幅度幾乎等于電源（干線）電壓值，也就是人們常講的“軌對軌”。
3種PGA的8種電壓增益（V/V）、輸入噪聲、增益帶寬乘積（GBW）和系統動態范圍并不完全相同，具體如表1所列。

表2 LTC6910-1的增益設置與相關特性

下面僅以LTC6910-1為例，介紹其引腳功能、工作原理及應用電路。
2 內部結構及引腳功能
LTC6910-1引腳排列如圖1所示，圖2為其內部電路組成框圖。LTC6910-1的引腳功能如下：
OUT（腳1）：模擬輸出，這是內部運算放大器的輸出端，其輸出擺幅接近電源（干線）電壓（V+和V-）。運算放大器在任何時刻，包括零增益設置（數字輸入000）在內，都是有源的。該腳輸出電流為10mA，可驅動高達50pF容性負載。

AGND（腳2）：模擬地，位于內部電阻分壓器的中間點，同時又是內部運算放大器的非反相輸入端。
IN（腳3）：模擬輸入。輸入到放大器的信號是IN腳與AGND腳之間的電壓差。該腳在內部連接到數字控制電阻，在單位增益（數字輸入001）上，其輸入電壓大約是10kΩ，輸入電壓范圍為V+到V-。增益設置超過1（數字輸入010或更高）時，輸入電阻器阻值下降。電壓增益為10或更高（數字輸入100或更大）時，輸入電阻將降至1kΩ左右。在“0”增益狀態（數字輸入000），IN腳的模擬開關斷開，此時該腳會呈現非常高的輸入阻抗。
V-（腳4）、V+（腳8）：電源，使用時，應接0.1μF的電容器進行旁路。
G0、G1和G2（腳5、6和7）：CMOS電平數字增益控制輸入，其中G2是最高有效位（MSB）。這三個腳可用來組合控制從IN腳到OUT腳的電壓增益。對LTC6910-1，其電壓增益有8個值（即0、1、2、5、10、20、50和100）可供選擇，分別對應于數字輸入000～111。

3 工作原理
LTC6910-1是一種電壓增益數字可編程的小外形寬帶反相DC放大器。該PGA通過在G（G2、G1和G0）腳上的3位數字輸入來控制8種電壓增益選擇（0、1、2、5、10、20、50和100）。當3位二進制數字增加時，電壓增益也相應增加，通過MOS模擬開關切換閉環運算放大器的輸入電阻器陣列和反饋電阻器陣列中的電阻來實現增益控制。放大器帶寬取決于增益設置。在±5V電源電壓下，當電壓增益選擇1、2和5時，其-3dB頻率分別為7、5和2.5MHz。而當增益設置為從10到100（數字輸入從100到111）時，其增益帶寬截止頻率均為11MHz。表2列出了LTC6910-1的增益設置及相關特性。

圖4

4 典型應用
4．1 ADC動態范圍擴展電路
圖3是用LTC6910-1擴展ADC動態范圍的數字采集系統中的部分電路。該電路將LTC6910-1可編程放大器與8引腳LTC1864模/數轉換器（ADC）相結合。該ADC具有16位的分辨率和250ks/s的最大采樣率。當LTC6910-1利用5V（與LTC1864相同）單電源工作時，可將ADC的輸入范圍擴展40dB。當LTC6910-1采用10V/V增益，且LTC1864的采樣率為250ks/s時，其滿標度60%的一個１０kHz的輸入信號可在ADC的數字輸出上呈現-87dB的THD。而在相同條件下，100kHz的輸入信號將產生-75dB左右的THD值。
4．2 低噪聲AC放大電路
可以利用帶寬（BW）限制和增益調節抑制模擬數據采集中不希望的信號或噪聲。圖4是帶可編程增益和帶寬限制的低噪聲AC放大器的實際電路。該放大電路的增益和帶寬可編程。其中一個LTC6910-1用于控制增益，另一個LTC6910-1用于控制帶寬。LT1884型雙運算放大器用于形成低通環路。



當BW輸入上的數字代碼為001、100和111時，相應的帶寬設置分別為10Hz、100Hz和1kHz。通過調節電容C2，該電路也可提供其他的頻率范圍。LTC1884的增益帶寬乘積約為1MHz，在使用0.1μF的電容時，最大頻率