采用小型继电器的方法仅适用于所控制的电阻较少的情形,当要求控制的增益种类总数较多时,便形成了继电器阵列,使得电路结构庞大,其控制的可靠性也大大降低。另外,继电器切换过程中也难免会对其他电路产生干扰。
电阻型光耦合器具有较好的隔离效果,但须配合D/A转换电路以及放大电路才能工作,其电路构成复杂、成本较高。另外,电阻型光耦合器发光二极管电流和其电阻值呈非线性关系,这又使控制难度加大。
第(3)种方法采用数字电位器,具有电路结构简单、使用方便等优点,只要所选用的数字电位器有足够高的分辨率,即可满足对增益控制的要求。可选用X9241M数字电位器,其内部有4个电位器,具有三种阻值,每个电位器的分辨力达1/63,芯片控制采用I2C总线,对于不同的电压增益可选用不同阻值的电位器,并通过改变该电位器滑动端计数寄存器的数值来改变滑动端相对于固定端的电阻值,从而实现增益的调整。
3 基于X9241的可控增益放大器实现
现以电流传感器自动量程变换中的显示电路部分为例,介绍利用X9241实现的可控增益放大器。设传感器量程为:100 A,300 A和500 A,无论传感器处于任何量程,其满度输出电流均为100 mA,I/V转换采用的电阻为5 Ω,其输出VM在满度时的电压均为0.5 V,为了用数字电压表(三位半,2 V量程)正确显示被测电流的大小,仅利用数字电压表的三位,则需要增加如图2所示的放大电路,相应的放大倍数分别为:0.2,0.6和1倍,第一级放大器的反馈电阻应分别为:0.2 kΩ,0.6 kΩ和10 kΩ。
利用X9241M数字电位器取代图2中的R2,R3和R4,其中R4选择10 kΩ电位器,R2和R3选用2 kΩ电位器,其主要电路如图3所示。图中用AT89S52单片机的P3.0和P3.1模拟I2C总线,对X9241M进行控制。对于单片机及其具体编程,可参考的资料很多,不再赘述。