可编程增益放大器MCP6S2X在多路信号采集中的应用

　　●ＴＤＨ＋Ｎ：０．００１２％；
　　
　　●带有串行外围设备接口(ＳＰＩ)；
　　
　　●增益误差低:±１％(最大)；
　　
　　●偏移低:±２７５μＶ(最大)；
　　
　　●带宽:２～１２ＭＨｚ(典型)；
　　
　　●噪音低:１０ｎＶ／ｒｔＨｚ(典型)；
　　
　　●电源电流低:１．０ｍＡ(典型)；
　　
　　●偏置电压低：２７５μＶ（典型）；
　　
　　●稳定时间：２００ｎｓ；
　　
　　●单电源供电电压:２．５Ｖ～５．５Ｖ；
　　
　　●工作温度范围：－４０～８５℃。
　　
　　２工作原理
　　
　　ＭＣＰ６Ｓ２８芯片的内部结构图（其它类似）如图２所示。由图可见，ＭＣＰ６Ｓ２Ｘ芯片内部由一些简单的功能模块构成，可共同完成多路选择、可变增益调节等功能。ＭＣＰ６Ｓ２Ｘ具有多路选择输入（ＭＵＸ）模块，共有八路输入，可由软件设置通道选择。不用的输入引脚应悬空，以使输入电流最小。当然，接ＶＤＤ或ＶＳＳ时，芯片也能正常工作?但输入电流会变大。
　　
　　内部运放部分主要由运放、增益转换器、梯形电阻(ＲＬＡＤ＝ＲＦ＋ＲＧ)等组成，可完成信号的放大和带宽选择，提高输出电压的精确性。
　　
　　ＳＰＩ逻辑控制部分主要提供片选信号、同步时钟、串行输入输出、上电复位、控制指令和数据读写以完成通路选择和增益控制等功能。上电复位电路ＰＯＲ（Ｐｏｗｅｒ－ＯｎＲｅｓｅｔ）的功能是：当电源电压低于ＰＯＲ的限定电压时?ＶＤＤ＜ＶＰＯＲ≈１．７Ｖ?，使内部ＰＯＲ电路复位所有的内部寄存器，并使芯片运行在关机模式下。当ＶＤＤ大于ＶＰＯＲ时，ＰＯＲ又使芯片恢复正常。另外，用ＭＣＰ６Ｓ２６、ＭＣＰ６Ｓ２８还可以实现多个芯片的连接，其连接形式为串行接口方式。多片连接时，前一个芯片的ＳＯ引脚应连到后一个芯片的ＳＩ引脚，依此类推，它们可共用ＳＣＫ和ＣＳ引脚。
　　
　　３几种多路采集电路的比较
　　
　　在传统的电路设计中，每个模拟信号需用一个运算放大器进行电压调节和阻抗匹配，然后送到处理电路（参见图３）。这样，在处理４路模拟信号的传统设计中，最少需要４个运算放大器、８个电阻、并需占用处理器４个Ｉ／Ｏ引脚(片内含采样保持Ａ／Ｄ转换)。
　　
　　为了克服传统设计的缺点，可采用多路复用方式，这是目前最常用的方式。但应注意，很多信号并不需要连续不断地测量，所以可使用非同时进行采样的方案。在需要使用高性能运算放大器的设计中，如果采用非同时进行采样的方案，则可用一个运算放大器，然后在它前面接一个多路复用器（ＭＵＸ），再通过它把几路模拟信号接到一个共用的放大器上。这样，多路复用器就会按照处理要求，把各路模拟信号接到运放上去。其实现方案如图４所示。
　　
　　使用多路复用器可以减轻传统系统设计中存在的问题。它可将占用的处理器Ｉ／Ｏ减少到一个，所有需要放大的信号只需要用一只高性能的运算放大器即可。
　　
　　该方案由于减少了元件的数量，因此所需要的电流以及在电路板上占用的空间也减少了。但同时，该方案也需要增加某些元件的成本和数量。有些比较新的器件看起来较为经济有效，但是控制起来并不容易，所以并不适合现代嵌入式控制系统使用。为了控制增益或选择信号，这些器件在接到处理器上时，同样需要使用较多的Ｉ／Ｏ引脚。因此，这种系统所用器件比较多，不利于进一步提高集成度，而且易受干扰。

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