Qu’est-ce qu’un amplificateur à gain programmable ?
Un amplificateur à gain programmable est un amplificateur dont l’ampleur du gain peut être modifiée par l’utilisateur au moyen d’une programmation.
Il s’agit d’un amplificateur utilisant un amplificateur opérationnel, généralement dans une configuration non inversée. Comme le gain peut être modifié par programmation, les amplificateurs à gain programmé laissent de la place pour des changements dans la chaîne du signal, où les signaux analogiques sont transformés en signaux numériques.
Cela permet de développer des produits flexibles, car le gain peut être modifié ultérieurement pour répondre avec souplesse aux souhaits du client ou de l’utilisateur, par exemple en augmentant l’intensité de la réception du signal.
Utilisations de l’amplificateur à gain programmable
Les amplificateurs à gain programmables sont principalement utilisés pour l’amplification des signaux dans les dispositifs qui reçoivent des signaux ou du bruit, tels que les équipements de communication, les détecteurs et les équipements d’analyse. Les exemples incluent les stations de base et les récepteurs de téléphones mobiles, les radars à ultrasons, les communications sans fil et l’analyse vocale. D’autres utilisations incluent la commande de moteurs.
Lors de la sélection des spécificités des amplificateurs à gain programmables, il faut tenir compte de la gamme et du type de gain programmable, de l’amplitude de l’impédance et de la précision du gain.
Principe des amplificateurs à gain programmables
Un amplificateur à gain programmable utilise une configuration en échelle de résistances dans la section du circuit de rétroaction négative d’un amplificateur opérationnel et commute les valeurs de ces résistances par le biais d’une opération de commutation en contrôlant les valeurs de registre d’un circuit numérique. Cela permet de commuter le gain et de faire fonctionner l’amplificateur avec une large gamme dynamique.
En plus de la valeur de la résistance du circuit de contre-réaction, une autre technique consiste à modifier la tension interne appliquée aux amplificateurs opérationnels par programmation, ce qui permet de faire varier le facteur d’amplification de l’amplificateur opérationnel lui-même et de modifier l’ampleur du gain. Les amplificateurs à gain programmables utilisés dans les appareils médicaux et les expériences scientifiques requièrent un facteur d’amplification doté d’une large plage dynamique, d’un faible niveau de bruit et d’une excellente stabilité à la température.
C’est pourquoi certains produits intègrent un mécanisme dans lequel des résistances et des condensateurs sont montés dans l’amplificateur de gain de programme pour former un filtre passe-bas et éliminer le bruit à haute fréquence. Il existe également des produits qui connectent plusieurs amplificateurs opérationnels à l’aide d’un circuit doté d’un commutateur programmable, de sorte que les amplificateurs opérationnels peuvent être commandés par le programme en fonction des besoins, ce qui permet d’obtenir une amplification importante de manière efficace.
Autres informations sur les amplificateurs à gain programmables
1. Amplificateurs à gain programmables utilisés dans les capteurs
Dans la conception de systèmes utilisant des capteurs, la plage de sortie des différents types de capteurs est conçue pour correspondre à la plage d’entrée du convertisseur analogique-numérique suivant en combinaison, mais pas nécessairement à la plage d’entrée/sortie dans le système. Dans ce cas, un amplificateur à gain programmable doit être utilisé entre le capteur et le convertisseur analogique-numérique pour couvrir la très faible plage de sortie du capteur à des niveaux très bas et pour correspondre à la plage d’entrée du convertisseur analogique-numérique.
Dans le cas ci-dessus, il faut naturellement prêter attention aux niveaux de bruit en raison de leur rôle dans l’application. Les amplificateurs d’instrumentation sont également souvent utilisés, mais les amplificateurs à gain programmables peuvent également être considérés comme des amplificateurs d’instrumentation avec une fonction de gain variable supplémentaire dans le deuxième étage.
2. Différence entre les amplificateurs à gain programmables (PGA) et les amplificateurs à gain variables (VGA)
Les deux sont identiques en ce sens qu’il s’agit d’amplificateurs à gain variables. Un amplificateur à gain programmables (PGA) est utilisé pour le réglage du gain de valeurs discrètes (précises), car il est contrôlé numériquement et commuté par bit, par exemple 4x, 8x, 16x, plutôt que d’être réglé en continu de manière analogique.
Il convient de noter que la résolution du réglage du gain est limitée au nombre de bits du registre de réglage. Les amplificateurs à gain variables (VGA), quant à eux, sont des commandes de gain analogiques continues avec une réponse relativement rapide et conviennent aux applications où le fonctionnement de l’AGC (contrôle automatique de gain) est requis.