一种宽动态范围的智能测量系统设计

①集成程控增益放大器。它们具有低漂移、低非线性、高共模抑制比和宽频带等优点，但其增益量程有限，只能实现特定的几种增益切换。

②运放+模拟开关+电阻网络。这种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络，从而改变放大电路的闭环增益。此种方法所需无器件较多，电路庞大，而且精度受到限制。

③运放+数字电位器。采用固态数字电位器来控制放大电路的增益，线路较为简单。但现有的数字电位器分辨率有限，常见的32、64抽头，构成的放大器精度有限，无法满足10位甚至10位数据采集系统的要求。

④采用D/A转换器来实现高精度可编程增益放大器。这种方案非常简单，只需要单D/A转换器即可实现一个完整的高精度PGA，甚至可以不需要任何外围元件，并且它还具有十分方便的编程接口，可以直接挂到数据总线；能够实现量程多变，具有宽的通频带等特点。

    图4所示是一个采用Maxim公司的12位D/A转换器MAX501构成的12位可编程增益放大器。MAX501 D/A转换器利用R-2R梯形解码网络实现数字量到模拟量的变换。从D/A转换器的内部结构分

IOUT=（VREF/R）×（D/4096）     （7）

R-2R网络的参考端到输出端的等效电阻为

RD=R(R096/D)     （8）

将RD作为反馈电阻，则得到放大器的闭环增益为

G=RD/R=4096/D (9)

式中，D为输入数字量。输入不同的数字量D，就可以在1～4096间设定放大器的电压增益。

3 系统软件设计

由于系统功能多，并且每种功能的输入参数较多，因此系统软件采用人机对话方式和模块化设计，将各个功能分成独立模块，由系统和监控程序统一管理执行。图5所是系统监控程序的流程图。

4 结论

采用自校零、自校准智能化技术，可以使低精度、低稳定度测量系统获得高精度的测量结果；采用程控放大，可以方便地调节增益倍数，实现多量程、宽动态范围的信号测量；采用程控滤波设计，可以根据信号的不同特点，设计不同滤波器模式，完全复现信号。因此，采用这向项智能化技术，可以使测量系统有宽的适用范围，提高系统的适应性，同时提高系统的测量精度。