PGA309 有三個主要的增益模塊用于調(diào)節(jié)差分輸入橋式傳感器信號，如圖 2-1 所示。前端 PGA 包含最高增益選擇功能，通過在信號鏈的前面應用最大增益之后再添加其他噪聲源來實現(xiàn)最高信噪比。前端 PGA 增益選擇功能有八個增益設置（4、8、16、23.27、32、42.67、64 和 128），由寄存器 4 位 (11:8) 進行設置。位 11 選擇輸入多路復用器的極性。

V_OUT = [(V_DIFF + V_{COARSE OFFSET})（前端 PGA 增益）+ V_{ZERO DAC}][增益 DAC][輸出放大器增益]

圖 2-1 PGA309 的增益模塊

前端 PGA 之后是增益 DAC。精細增益調(diào)整由 16 位增益 DAC 進行控制，可調(diào)范圍為 0.3333 到 1。寄存器 2 僅用于增益 DAC 設置。

最終信號增益通過輸出放大器來應用。該放大器內(nèi)部有七個增益設置（2、2.4、3、3.6、4.5、6、9）可供選擇。輸出放大器有一個選項可禁用內(nèi)部增益并允許使用用戶提供的外部電阻來設置輸出放大器增益。寄存器 4 位 (14:12) 可以選擇內(nèi)部輸出放大器增益（除非在禁用內(nèi)部反饋后編程為“111”）。組合的增益模塊支持 2.666（400kHz 帶寬）至 1152（60kHz 帶寬）的 V_OUT/V_DIFF 信號增益。

PGA309 的前端 PGA 是一款可優(yōu)化共模電壓抑制的三級運算放大器儀表放大器。此儀表放大器由具有自動置零前端的運算放大器構(gòu)成，基本上消除了 1/f 噪聲。

與任何儀表放大器一樣，此儀表放大器的輸出電壓擺幅和輸入共模電壓范圍也受到限制。圖 2-2 中的電路代表了 PGA309 內(nèi)部的前端 PGA，用于評估關(guān)鍵內(nèi)部節(jié)點電壓，以確保不會超出輸出電壓擺幅和共模電壓的限制。雖然有可能超出了這些內(nèi)部節(jié)點的限制，但是在 PGA309 的 V_OUT 上仍然具有明顯有效的輸出電壓?？梢栽O置內(nèi)部比較器來監(jiān)測這些內(nèi)部節(jié)點，以便發(fā)現(xiàn)傳感器校準期間的超限情況（請參閱節(jié) 2.8：故障監(jiān)測）。

A. 輸入多路復用器允許傳感器輸出極性反轉(zhuǎn)。

B. PGA 差分放大器增益為 4 時，可實現(xiàn)零 DAC 的完整范圍輸出以及 A1 和 A2 的完整電壓擺幅輸出，且不會在 A3 輸入端超出共模范圍。

圖 2-2 前端 PGA 增益 — 內(nèi)部節(jié)點計算

為 PGA309 增益模塊選擇適當?shù)恼{(diào)節(jié)設置后，只需簡單的手工分析即可檢查是否存在超出內(nèi)部節(jié)點限制的情況。請務必將 PGA309 輸入電壓（V_INP、V_INN）轉(zhuǎn)換為共模和差分電壓分量以實現(xiàn)最大傳感器輸出。該轉(zhuǎn)換的模型如圖 2-2 所示。前端 PGA 在差分放大器 A3 中的增益為 4。為了分析重要的內(nèi)部節(jié)點 V_OA1 和 V_OA2，有必要為運算放大器 A1 和 A2 分配適當?shù)脑鲆嫦禂?shù) (G)。圖 2-2 詳細說明了這一點，其中在相應節(jié)點處展示了對應的輸出電壓公式。對于傳感器的最大 V_DIFF 輸出，V_OA1 和 V_OA2 處于允許的以下電壓擺幅范圍內(nèi)：0.1V < (V_OA1 或 V_OA2) < V_S ? 0.12。在本例中，0.1V < (V_OA1 或 V_OA2) < 4.88V。

其他應用可能會產(chǎn)生不同的結(jié)果，需要不同的增益調(diào)節(jié)或傳感器激勵路徑的正或負橋臂中的電阻來調(diào)整 PGA309 的共模輸入電壓。PGA309 的最大允許輸入電壓范圍 (IVR) 規(guī)格為 0.2V < IVR < V_SA ? 1.5V，所以在此應用中轉(zhuǎn)換為 0.2V < IVR < 3.5V。在圖 2-2 中，我們看到 V_INP = 2.550V，V_INN = 2.450V，這些數(shù)值在可接受的 IVR 規(guī)格范圍內(nèi)。

對于 A2 和 A1 的輸出電壓，差分放大器 A3 的輸出 (V_FRONT) 具有增益值 4，但對于零 DAC 的輸出電壓，增益為 1。V_FRONT 是通過 V_DIFF 乘以前端 PGA 增益加上零 DAC 輸出電壓得出。V_FRONT 信號通過增益 DAC 和輸出放大器增益模塊接受進一步處理。

圖 2-3 展示了 PGA309 內(nèi)部的增益 DAC 和輸出放大器增益模塊。在本例中，增益 DAC 設置為 0.859475571，輸出放大器的增益為 2。如圖 2-3 所示，對于傳感器的最大 V_DIFF 輸出，凈輸出電壓 V_OUT 為 4.5V。

對于 V_{OUT MIN}，傳感器輸出 0V：

V_{OUT MIN} = V_{ZERO DAC} [（增益 DAC）（輸出放大器增益）]

在本例中：

V_{OUT MIN} = 0.290908813V [(0.859475571)(2)] = 0.5000V

輸出放大器具有外部連接，這使得終端用戶在針對多種應用的輸出放大器配置中具有最大的靈活性。V_FB 和 V_SJ 引腳的使用方法如節(jié) 2.4 - 輸出放大器 中所述。

Example2-1 展示了求解增益設置的過程。

V_OUT = [(V_DIFF + V_{COARSE OFFSET})（前端 PGA 增益）+ V_{ZERO DAC}][增益 DAC][輸出放大器增益]

圖 2-3 PGA309 的精細增益調(diào)整