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   基本电路   

    图1显示了这种基本电路，其在ADC前面添加一个积分电路。该积分电路可由信号f_RES (1 = 积分电路重置)重置。ADC由信号f_SH控制，其连接至ADC的采样保持（SH）单元（1=采样，0=保持）。下降沿启动模数转换周期。

图1 PGA 基本结构图

    图2显示了图1所示物位计电路的单模数（A/D）转换周期。该周期被划分为四个阶段：1、“积分电路重置阶段”：重置积分电路为“0。”2、“积分阶段”：积分电路重置信号被释放，积分电路开始求积分。3、“采样阶段”：ADC的采样保持单元对积分电路输出采样，即V_INT。4、“A/D转换阶段”：采样保持单元保持电压，而ADC开始转换。

   图2 增益=1的单A/D周期

    积分阶段的持续时间长短决定PGA的增益，因为其输入端上的电压影响线性斜线：积分时间翻倍，增益翻倍。图3说明了这种影响情况。积分时间翻倍，电压V_SH也翻倍。    

    图3 PGA增益=2的单A/D周期  

    这种积分方法的一个重要好处是，积分期间对输入信号求平均，其降低了来自输入信号V_IN的带外噪声。滤波器的脉冲响应持续时间有限，其与数字FIR滤波器而非标准低通滤波器的性能相当。

   PGA的实际配置   

    反相放大器可以有一个单运算放大器（图4）。利用开关组件S，通过让电容器C短路，可以重置积分电路。组件R和C均影响积分电路的增益。

  图4 PGA 的实际配置 

  信号V_COM决定积分电路的零电位电压并可进行设置，例如，设置为V_REF/2，其中V_REF为ADC的基准电压。当（液位计、物位开关、液位开关、音叉式液位开关）电容器放电时，积分电路被设置为该电压值。通常，V_COM信号可以任何方式出现在系统中。它常常被用作单电源模拟信号链的一个虚拟接地或者偏置电压。

   图5显示了图4所示电路的SPICE仿真结果。蓝色的点标示了ADC的采样矩。如图所示，信号V_IN被放大至约原来的8倍。由于积分电路的反相动作，红色信号被反相为绿色。

    图5 图4 所示电路的SPICE仿真结果

   工作原理

   采样速率、最大期望增益和A/D转换时间影响R和C定义积分常量的选择。如图2和3所示，积分电路需要足够的时间来达到增益G，并且不超出积分期间的持续时间t。G和t的依赖关系可以计算如下：

自    开关（S）的关闭时间（积分电路重置时间）取决于开关的阻抗和电容器（C）的值。

    校正   R和C的容差带来增益因数的改变。（液位计、液位变送器、电容式液位计、电容式液位变送器、电容式物位计、物位变送器）电容器应有非常小的压电效应，以获得非常线性的积分。电容器会有特别大的容差—例如：20%。这只是初始容差，其可以获得一次校正。老化效应带来的容差非常小