在許多應用中，通常需要增益模塊來放大微弱信號或衰減大信號以匹配ADC的滿量程輸入范圍。遺憾的是，使用分立放大器和外部電阻的典型增益模塊有許多缺點，例如精度低和漂移限制。例如，使用標準的1%100 ppm/°C增益設置電阻時，高達2%的初始增益誤差最多可以變化200 ppm/°C。 通常，可以使用精密電阻進行精確的增益設置，但這些電阻可能很昂貴，并且占用了大量寶貴的印刷電路板空間。此外，增益可能隨溫度變化，因為每個電阻的漂移不同。因此，需要一種能夠提供放大或衰減而不會降低任何性能的單片放大器。

圖1和圖2所示的IC框圖配置以更低的成本提供了更高的性能，而且它們也更小。這種集成方法對于此功能來說是最小的，并且電路不需要外部元件。

圖1.精密增益模塊連接以提供 3 和 6 的電壓增益。

在圖1中，IC為AD8273，這是一款低失真、雙通道放大器，內置增益設置電阻。憑借其四個微調電阻，每個通道可配置為高性能差動放大器（G = 1/2或2）、反相放大器（G = –1/2或–2）或同相放大器（G = 11/2或3）。通過組合這兩個放大器，可以構建一個可變增益為1/4、1/2、1、2、3、4和6的增益模塊。該電路采用單電源和雙電源供電，最大電源電流僅為5 mA。

雖然這種電路可以分立構建，但包括芯片上的電阻器為電路板設計人員提供了優勢，包括更好的直流規格、更好的交流規格和更低的生產成本。內部電阻器經過精確激光調整和緊密匹配。該IC的規格取決于電阻匹配，如增益漂移、共模抑制和增益精度，優于任何使用標準分立電阻的放大器設計。該集成還縮短了電路板構建時間和可靠性。

正負輸入端子故意不接地。將這些節點保持在內部意味著它們的電容遠低于分立設計中的電容。這些節點的電容越低，意味著環路穩定性越好，共模抑制性能也隨頻率越好。

該電路具有從±2.5 V（5 V單電源）到±18 V（36 V單電源）的寬電源電壓范圍，非常適合測量大型工業信號。此外，該器件的電阻分壓器架構 允許它測量超出電源的電壓。

圖2.精密增益模塊連接以提供 1/2 和 1/4 的電壓增益。

圖2所示的配套AD8273電路配置提供了一個增益為1/2或1/4的衰減器。增益模塊本身包括兩個內部差動放大器，每個放大器的增益為0.5。因此，輸出電壓在V外1，提供 1/2 和 V 的精確增益外2，提供 1/4 的精確增益。

所有電阻均位于增益模塊內部，因此精度和漂移都非常出色。通常，這些電路的增益精度優于0.1%，增益溫度系數低于5 ppm/°C。 由于電路集成在一個芯片中，而不是放置在PCB上的多個分立元件中，因此可以更快，更有效地構建電路板。

總之，很容易看出，與分立放大器設計相比，使用帶有集成放大器和內部增益設置電阻的增益模塊具有許多優勢。許多芯片上帶有電阻的IC可以連接以獲得廣泛的選擇。此外，與分立式設計相比，使用片內電阻器為設計人員提供了多項性能優勢，因為運算放大器電路的大部分直流性能取決于周圍電阻的精度。內部電阻經過激光調整和匹配精度測試。因此，該 IC 滿足許多高規格，例如增益漂移、共模抑制和增益誤差。憑借其節省空間的封裝，它減少了PCB面積。總之，單芯片增益模塊簡化了布局，降低了成本，并自動提高了系統性能。

審核編輯：郭婷