最新的可編程增益儀表放大器 (PGA) 系列用途非常廣泛，其中包括差分輸出器件 PGA855 和單端輸出器件 PGA849。該系列基于獨立于 ADC 兼容輸出級的新電流反饋輸入級架構(gòu)而開發(fā)，可在一個集成式 IC 設計中實現(xiàn)出色的直流和交流性能。這些器件可以與各種傳感器（例如橋式傳感器或壓力傳感器）連接，并可用于低增益應用或衰減增益應用。該器件系列還具備其他特性，如超出電源電壓多達 ±40 的輸入電壓保護、可選濾波以及支持輸出鉗位的獨立電源軌。

PGA855 和 PGA849 非常適合需要在頻率測量范圍內(nèi)同時實現(xiàn)高直流精度、低噪聲和低失真交流性能的應用。

圖 1 PGA855 和 PGA849 方框圖

設計注意事項

• 下游器件過壓保護
• 高達 ±40V 的輸入過壓保護
• 衰減增益范圍為 0.125V/V 至 16V/V
• 可選的額外輸出噪聲濾波
• 直接驅(qū)動高分辨率 ADC，高達 1MSPS

輸入級采用 TI 的超 β 技術(shù)，該技術(shù)本身具有更高的輸入阻抗，因此 PGA855 和 PGA849 是與高源阻抗連接的理想選擇。超 β 晶體管還提供超低的輸入偏置電流 (200pA)、提供 0.3pA/√Hz 的超低輸入電流噪聲密度；這些器件還受益于低于 5Hz 的超低 1/f 噪聲轉(zhuǎn)角點。該系列提供業(yè)內(nèi)超低的總體信號誤差，并為低增益應用提供出色的直流精度。

相較于其他出色的電流解決方案，PGA855 和 PGA849 能將總源誤差降低一半以上。該系列器件可在整個溫度范圍內(nèi)保持良好的線性度和長期穩(wěn)定性，并在所有增益范圍內(nèi)保持出色的增益穩(wěn)定性，增益誤差漂移為 2ppm/°C。該系列器件還提供低失調(diào)電壓 (±350μV) 和低溫漂 (±1μV/°C)，以及低增益誤差漂移和低噪聲，有助于優(yōu)化校準過程的時效性和成本效益。這些器件具有出色的直流性能，是傳感器連接的必然選擇。有關(guān) PGA855 的優(yōu)勢示例，請參閱數(shù)字萬用表精密信號鏈參考設計。

圖 2 電流噪聲頻譜密度與頻率間的關(guān)系

圖 3 電壓噪聲頻譜密度 (RTI) 與頻率間的關(guān)系

PGA855 的輸出級包含一個集成式獨立全差分輸出放大器 (FDA)，可在所有增益范圍內(nèi)提供高達 10MHz 的平坦頻率響應，以及 82dB（最小值）的高 CMRR。

圖 4 增益與頻率間的關(guān)系

輸出級架構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化，無需輔助驅(qū)動電路即可驅(qū)動高分辨率 ADC 的輸入，支持采樣率高達 1MSPS 的非緩沖精密 SAR ADC。PGA855 可成功用作 ADS8900B 的前端電路，ADS8900B 是一款非緩沖 20 位 SAR ADC。有關(guān)全面的電路示例和性能評估，請參閱 PGA855 數(shù)據(jù)表。PGA855 還可以驅(qū)動 ADS127L21，ADS127L21 是一款 24 位 Δ-Σ ADC，可實現(xiàn) 109dB 的 SNR；要了解詳細電路示例和性能評估，請參閱 ADS127L21 數(shù)據(jù)表；另外，圖 5 展示了評估電路。

圖 5 PGA855 驅(qū)動 20 位 SAR ADC ADS8900B 電路

使用高分辨率精密 ADC 時，系統(tǒng)性能至關(guān)重要。該 PGA 系列器件通過部署反饋電容器進一步改善 SNR 性能，提供差分輸出放大器環(huán)路的外部訪問引腳，從而實現(xiàn)可選的噪聲濾波。圖 6 演示了驅(qū)動 ADS127L21 時的額外噪聲濾波，通過 PGA855 全差分可編程增益放大器實現(xiàn)高 SNR 應用手冊展示了此應用，并進一步介紹了實現(xiàn)方式。圖 7 演示了實現(xiàn)可選電容器的示例電路。

圖 6 PGA855 借助可選反饋電容器驅(qū)動 24 位 Δ-Σ ADC ADS127L21

圖 7 展示了 PGA849 直接驅(qū)動 ADS8860（16 位 SAR ADC）的方框圖。有關(guān)詳細的電路設計和信息，請參閱 PGA849 數(shù)據(jù)表。

圖 7 PGA849 驅(qū)動 16 位 SAR ADC ADS8860 電路示例

該系列器件的輸出級采用與輸入級相互獨立的去耦電源 (LVSS/LVDD)。輸出級電源軌 LVSS/LVDD 可以連接到下游器件（通常為 ADC）的電源軌，以便將 PGA855 輸出電壓限制在 LVSS/LVDD 范圍內(nèi)，從而保護器件免受過驅(qū)損壞。為幫助演示此功能，TI 創(chuàng)建了 PGA85X 輸入和輸出范圍設計計算器，該計算器可在線獲取。

PGA85X 輸入和輸出范圍設計計算器是一種交互式工具，它根據(jù)用戶輸入以圖形方式顯示器件的范圍，您可以點擊此處下載。

圖 8 PGA855 輸入和輸出范圍設計計算器