選擇電路中的無源元件時也需要注意，須滿足低功耗要求。無源器件選擇不當(dāng)會導(dǎo)致電流消耗增大，抵消使用低功耗元件的作用。在這種情況下，增益電阻需要足夠大，以免消耗太多電流。所選電阻值(用來提供1、2、5和10的增益)如圖9所示。

表4.可編程增益儀表放大器不同實現(xiàn)方法的比較

圖9.低功耗PGIA設(shè)計

對于第二級差動放大器，LTC2063與LT5400四通道匹配電阻網(wǎng)絡(luò)(1 MΩ選項)一起使用。這確保了電流消耗最低，并且電阻的精確匹配保護(hù)了CMRR性能。

該電路采用5 V電源供電，并使用不同的共模電壓、差分輸入電壓和增益進(jìn)行了評估。在基準(zhǔn)電壓和輸入保持在中間電源電壓的最佳條件下，電路僅消耗4.8μA的電流。

差分輸入變化時預(yù)計電流會有一定的增加，原因是電流會流過增益電阻，電流值等于|VOUT – VREF|/(2 MΩ||1 MΩ)。下面的圖10顯示了不同增益下消耗的電流。由于增益原因，數(shù)據(jù)是相對于輸出端測量。

圖10.電源電流與輸出電壓的關(guān)系

將不同共模電壓施加于輸入時，電流預(yù)計也會增加。施加的電壓將導(dǎo)致電流流過第二級中的電阻，引起額外的電流消耗，其值等于|VCM – VREF|/1 MΩ。LT5400選擇1 MΩ電阻就是專門為了盡量減小這種電流。下面的圖11顯示了共模電壓對不同增益下的電流消耗的影響：

圖11.電源電流與共模電壓的關(guān)系

還測量了關(guān)斷模式下電路的靜態(tài)電流。當(dāng)所有器件關(guān)斷時，電路僅消耗180 nA的電流。這不會變化，即使共模電壓、基準(zhǔn)電壓和差分輸入等變量發(fā)生變化，只要它們都保持在電源范圍內(nèi)即可。所有器件都有關(guān)斷選項，以防需要進(jìn)一步節(jié)省功耗以及用戶希望斷電再重啟。在便攜式電池供電的應(yīng)用中，該電路非常有用;若非如此，利用集成PGIA是無法實現(xiàn)關(guān)鍵規(guī)格的。

結(jié)論

可編程增益儀表放大器是數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域的關(guān)鍵器件，即使配合不同靈敏度的傳感器使用，也能實現(xiàn)良好的SNR性能。使用集成PGIA可縮短設(shè)計時間，提高前端的整體直流和交流性能。如果有符合要求的集成PGIA，設(shè)計中一般應(yīng)優(yōu)先使用這樣的器件。但是，當(dāng)系統(tǒng)要求的規(guī)格無法通過現(xiàn)有集成器件實現(xiàn)時，可以設(shè)計一個分立PGIA。通過遵循正確的設(shè)計建議，即使采用分立方法也可以實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計，并且可以評估各種實施方法以確定具體應(yīng)用的最佳配置。