在基于并行数据采集的ERT系统中，由于各测量电极上输出的电压信号不同，则各采样通道送到模数转换器输入端的电压信号也各不相同，因此不能采用固定增益的放大电路对信号进行放大。同时，由于所要测量的微弱信号的动态范围较宽，所以要求各通道中的放大电路能根据输入信号的大小，而做出相应的增益调整，从而提高整个系统的分辨率。文中就上面的问题，对多通道的程控放大电路设计展开研究。

　　1 多通道程控放大电路的系统组成

　　由多通道程控放大电路组成的采样电路的基本组成如图1所示。整个电路由放大模块、增益控制模块、A/D转换模块、微控器以及EEPR-OM模块组成。放大电路将微弱的输入信号放大到模数转换器的合适量程范围内。

　　程控放大的过程为：检测测量电极上输出的电压信号，判断是否满足A/D转换的输人要求，若不满足则微控器利用增益控制模块对放大电路进行增益控制，使其达到要求。

　　2 系统硬件设计

　　在多通道程控放大电路的硬件设计中，主要是设计信号放大模块，增益控制模块以及微控器模块。其中信号放大模块的主要功能是放大各通道输出的微弱信号;而增益控制模块主要是检测放大后的信号是否满足A/D转换器的输入要求，若不满足则控制信号放大模块，进行程控放大;反之，则不做任何输出变化，微控器模块主要完成对增益模块的控制。

　　2.1 信号放大模块

　　在信号放大模块的设计中，所涉及的芯片包括INA128，AD603和AD817。设计原理图如图2所示。

　　由于ERT系统测量的信号是mV级甚至更小，而在多通道程控放大的电路中信号是同时采集放大的，容易出现共模干扰，为保证信号的有效性，去掉干扰，图中选用仪表放大器INA128以减少干扰。其中INA128具有低输入失调电压50μV;低失调电压漂移0.5μV/℃;高输入阻抗;低输入偏置电流5 nA;高共模抑制比120 dB(G=100)等优点。

　　设计中差动放大器部分采用集成运算放大器AD603和运算放大器AD817构成两级放大，其中AD603是一种具有程控增益调整功能的芯片，所以增益控制模块主要是对AD603进行程序调控;而将AD817的电路部分连接成固定的增益放大倍数。

　　AD603是美国ADI公司的专利产品，是一个低噪、90 MHz带宽增益可调的集成运放，压摆率为275 V/μs。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围，增益在-11～+30 dB时的带宽为90 MHz，增益在9～41dB时具有9MHz带宽，改变管脚间的连接电阻，可使增益处在上述范围内。而增益的大小则由AD603的管脚1和管脚2间提供的电压差来决定，增益公式为

　　其中，VG=VGPOS-VGNEG，且VC在-500～+500 mV间变化。

　　AD817是一款低成本、低功耗、高速运算放大器，采用单电源或双电源供电，具有50 MHz的单位增益带宽、350μs的压摆率以及45 ns的0.1%建立时间等特点。图2中将AD817的电路连接成固定增益放大倍数的电路，使得它与前级的AD603顺连，扩大放大倍数。

　　2.2 增益控制模块

　　增益控制模块主要是为AD603管脚1和管脚2提供电压，通过控制两管脚间的压差变化来改变增益的大小。对于ERT并行数据采集中的程控放大电路，为在一定程度上减少系统的复杂度，固定管脚2的电压，通过改变管脚1的电压值来改变压差VC，进而改变增益G的大小。增益控制模块的原理图如图3和图4所示。

　　图3中选择D/A转换器芯片AD8600输出电压，当输出电压发生变化时，多通道程控放大电路中芯片AD603管脚1上的电压值也发生改变。其中AD8600是含有16个可独立寻址的电压输出型D/A转换器芯片，每一个DAC都具有各自的DAC寄存器和输入寄存器，但所有的DAC共用一个基准输入电压。芯片的数字接口包括一个8位并行数据输入端、4根地址信号线以及

控制信号线等。AD8600是8位的DAC芯片，它的输出电压摆幅在DACGND至外部基准电压KREF之间。

　　为使AD603管脚1和管脚2间的压差VG在-500～+500 mV间变化，而AD8600的输出电压由它的电压基准决定，固定管脚2上的电压为0.5 V，使管脚1上的输入电压在0～1 V之间输出，基准电压芯片选择ADI公司的ADR510。ADB510是一款低电压、精密、分流模式的基准电压源，温度系数为70×10-6/℃，它具有高精度和超低噪声性能。