一、项目思路

放大器模块是电子设计信号调理电路中常用的模块之一。我想借助FastBond2的机会来设计一款程序控制的放大器模块，主要特点：

1. arduino程序控制，简单易用
2. 放大倍数1024级可调节
3. 输入支持1mV~200mV Vpp，10KHz~100KHz

二、方案框图

根据活动要求，使用得捷的Scheme-it来设计框图，这是一款超级方便的画图工具，支持导出kicad文件，本项目的主要框图如下，得捷网站链接如下：https://www.digikey.cn/schemeit/project/基于ad8022的程控放大器模块-26eba7db87214fb39f541030d744f723

程控放大模块框图设计如下：主要由仪表放大器、数字变阻器构成，信号由仪表放大器输入端输入，可以是差分信号或者单端信号，参考电压为0V，因此输出Vo=Vin*Gain。

仪表放大器增益通过数字变阻器来控制，数字变阻器采用spi接口对外通信，常见MCU可轻松驱动该模块。

主要元器件：

• 仪表放大器 ADI AD8022
• 数字变阻器 ADI AD5270

仪表放大器芯片：AD8022

AD8022内置两个低噪声、高速、电压反馈型放大器，每个放大器的静态电流仅4.0 mA，而且电压噪声仅为2.5 nV/√Hz。这两个放大器提供宽带宽、低失真性能，当驱动容性负载时具有稳定的高输出电流。AD8022采用ADI公司的高电压XFCB双极性工艺制造，可以在较宽的电源电压范围内工作。它提供8引脚MSOP和8引脚SOIC两种封装。AD8022具有快速过压恢复和宽带宽特性，非常适合用作ADSL、VDSL或专有xDSL收发器设计中的接收通道前端。

在xDSL线路接口电路中，AD8022的运算放大器可以配置为线路变压器中的差分接收器，或配置为独立的有源滤波器。

• 低功耗放大器提供低噪声和低失真特性，非常适用于xDSL调制解调器接收器
• 宽电源电压范围：+5 V、±2.5 V至±12 V
• 低功耗
  每个放大器4.0 mA
• 电压反馈
  易于使用
  总噪声较低(与电流反馈型放大器相比，输入电流噪声微不足道)
• 低噪声、低失真
  电压噪声：2.5 nV/√Hz (100 kHz)
  电流噪声：1.2 pA/√Hz
  MTPR <-66 dBc (G = +7)
  SFDR = 110 dB (200 kHz)
• 高速
  –3 dB带宽：130 MHz (G = +1)，
  0.1%建立时间：68 ns
  压摆率：50 V/µs
• 高输出摆幅： ± 10.1 V(± 12 V电源)
• 低失调电压：1.5 mV(典型值)

数字变阻器：AD5270

AD5270/AD5271分别是单通道1024/256位数字变阻器，集业界领先的可变电阻性能与非易失性存储器(NVM)于一体，采用紧凑型封装。

这些器件的端到端电阻容差误差小于1%，并提供50次可编程(50-TP)存储器。

业界领先的保证低电阻容差误差特性可以简化开环应用，以及精密校准与容差匹配应用。

AD5270/AD5271的游标设置可通过SPI数字接口控制。将电阻值编程写入50-TP存储器之前，可进行无限次调整。这些器件不需要任何外部电压源来帮助熔断熔丝，并提供50次永久编程的机会。在50-TP激活期间，一个永久熔断熔丝指令会将电阻位置固定（类似于将环氧树脂涂在机械式调整器上）。

AD5270/AD5271提供3 mm x 3 mm、10引脚LFCSP和10引脚MSOP两种封装。保证工作温度范围为−40°C至+125°C的扩展工业温度范围。

应用

• 机械电位计的替代产品
• 运算放大器：可变增益控制
• 仪器仪表：增益、失调电压调整
• 可编程电压至电流转换
• 可编程滤波器、延迟、时间常数
• 可编程电源
• 传感器校准

优势和特点

控制程序开发：

控制程序采用arduino平台开发，使用spi接口完成对数字变阻器的控制从而实现控制放大倍数！

三、电路图

暂时省略。

四、总结

通过此次FastBond2阶段1活动，能够学习测试仪表放大器的应用设计，体验到了使用得捷的Scheme-it来画电路框图的优势，通过后续阶段2进一步加深对kicad的应用。祝fastbond以后每年越办越好！