LTC6910-1可编程为8个增益幅度，分别为0、1、2、5、10、20、50或100伏/伏，很像经典的示波器放大器插件或带有增益旋钮的实验室放大器，但要小得多。这种微小的直流耦合，低噪声，独立放大器，适用于低兆赫频率，取代了昂贵的运算放大器和电阻阵列的组合。8导联TSOT-23封装不需要。LTC6910-1工作于单电源或双电源，总电压为2.7V至10.5V，并产生自己的接地基准，用于单电源。一个简单的3位CMOS数字输入控制增益。

LTC6910-1是一个具有轨对轨输出的逆变电压放大器。在增益为单位和零(数字输入001和000)时，它处理轨对轨输入信号。在高于单位的增益时(数字输入010至111)，输入参考噪声随着增益的增加而降低，正如在宽范围输入电平的可变增益放大器中所期望的那样。当增益设置为零(数字输入000)时，输出保持活动(跟踪-地或AGND引脚)，但信号输入引脚的馈通很低，通常在20kHz时为-122dB，在200kHz时为-100dB。在200kHz带宽下，此零增益设置的输出噪声通常为5.8 μ V(RMS)，比10V电源时的最大信号输出低116dB(19等效位)。输出将源或吸收10mA到负载中，并且电流限制在约30mA。典型的稳压电源电流为2.7V时的2mA和10V时的3mA (supply)。

易于使用

LTC6910-1放大器只有三个信号引脚:输入、输出和一个接地参考(AGND)，它可以为单电源应用提供半电源参考(图1)。其他引脚是电源和三个数字输入引脚。这些高阻抗CMOS数字输入在任何电源电压下均接受轨对轨逻辑电平，在电源电压为±5V时接受0V和5V电平。表1将3位输入代码与产生的电压增益和其他特性联系起来。(该产品的其他版本是具有0-64二进制增益码的LTC6910-2和具有0-7二进制增益码的LTC6910-3。)图2显示了典型的频率响应。

电路描述

LTC6910-1内部包括一个运算放大器、开关电阻和CMOS解码逻辑来驱动开关(图3)。增益代码始终是单调的:3位二进制数(G2 G1 G0)的增加增加了in和OUT引脚之间的增益。对于单电源应用，AGND引脚处的一对内部匹配的10k欧姆电阻为输入和输出产生方便的半电源参考电压。用户可以通过将AGND引脚连接到系统参考电压(在数据表中指定的AGND电压范围内)来覆盖此内置接地参考。由于内部电阻对，AGND引脚的标称阻抗为5k欧姆。数字输入(G2 G1 G0)控制闭环放大器的输入和反馈电阻。

在LTC6910-1的设计中，可以通过改变图3中的输入R阵列来实现增益变化时的最低噪声。然而，对于增益范围为100:1的闭环放大器，这将施加100:1的输入电阻范围。为了避免输入电阻如此大的变化，LTC6910-1中的逻辑权衡了输入电阻和反馈电阻的变化(表2)。这种增益控制方法仍然产生几乎最小的噪声。当增益设置为零(数字输入000)时，开关在内部断开IN引脚并缩短图3中的反馈路径，以减少信号馈通和噪声。

LTC6910-1的带宽取决于增益设置。低增益设置1、2和5V/V(数字输入001-011)在±5V电源下分别表现出-3dB角频率，分别为7、5和2.5MHz(图2)。上述增益控制策略使增益设置10至100(数字输入100 - 111)显示出不同的高频响应，其恒定增益带宽乘积约为11MHz。

图4是SINAD曲线，显示在综合噪声和失真以上，信号输出大于100dB，大信号输出，±5V电源。

应用程序

扩展ADC的动态范围

图5显示了一个用于大范围输入电平的紧凑型数据采集系统，该系统将8引脚TSOT-23中的LTC6910-1可编程放大器与8引脚MSOP中的LTC1864数字转换器(ADC)相结合。LTC1864 ADC具有16位分辨率和250ksps的最大采样率。LTC6910-1将ADC的输入幅度范围扩展了40dB，同时使用相同的单个5V电源。499欧姆电阻和270pF电容在LTC6910-1的输出和LTC1864的开关电容输入之间清晰地耦合在一起。

图5所示的两个ic具有相似的失真性能，在10kHz时总谐波失真(THD)水平约为-90dB，在100kHz时为-77dB。在LTC6910-1的增益设置为10(数字输入100)和LTC1864的250ksps采样率下，在满量程的60%下，100kHz的输入信号显示出-75dB的THD。10kHz输入信号在相同条件下产生的测量THD值约为-87dB。ADC中的噪声效应(随机和量化)除以放大器的增益，并结合图5中的V(in)与放大器的噪声。因此，该电路可以从满量程5V(P-P)获得40dB的信号，信噪比超过70dB。单靠ADC实现这样的性能(250ksps下110dB的有效动态范围)在今天将是非常昂贵的。

具有可编程增益和带宽的低噪声交流放大器

数据采集可以利用带宽限制和增益来抑制不需要的信号或噪声。裁剪前端的水平和带宽的每个源最大限度地提高信噪比。

图6显示了一个低噪声放大器的框图，图7显示了增益和带宽在100:1范围内独立可编程的实际电路。一个LTC6910-1控制增益，另一个控制带宽。LT1884双运放与电容C2形成积分低通回路，以设置可编程上角频率。LT1884还支持在2.7V至10.5V的总供电电压范围内的轨对轨输出摆动。通过电容C1的交流耦合建立了1Hz的固定低频角，可以通过改变C1来调节。或者，短路C1使放大器直流耦合。(然而，当不需要直流时，交流耦合抑制低频噪声和除积分放大器(图6中的第二个放大器)中的低内部微调LT1884偏置外的所有放大器偏置电压。如果需要，与输入串联的另一个耦合电容器也可以放松对输入直流电平的要求。)

测量的频率响应(图8)显示了每种情况下10Hz、100Hz和1kHz的带宽设置(数字BW输入分别为001、100和111)和单位增益。通过缩放C2，该电路可以服务于其他频率范围，例如使用LT1884(增益带宽积约1MHz)在0.1µF下最大10kHz。输入10mV(P-P)，增益为100，带宽为100Hz，输出信噪比为76dB;对于100mV(P-P)输入，增益为10,1000Hz带宽为64dB。

结论

LTC6910-1的印刷电路占地面积仅约11mm(2)，易于使用，可提供20年的可编程直流或交流电压增益。它可以预放大，驱动负载，并在很小的空间内引入增益灵活性，正如一位工程师所说，“你的老板甚至不需要知道它在那里。”

致谢

Mark Thoren和Derek Redmayne合作开发了ADC应用，Philip Karantzalis贡献了交流放大器。