基于AD8367壓控增益放大系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分享

　　AD8367特性參數(shù)

　　廣泛模擬變量獲得：?2.5+42.5dB數(shù)據(jù)庫

　　3dB截止頻率為500mhz。

　　增加和減少模式。

　　Linear-in-dB20mV/dB擴(kuò)展

　　電阻接地參考輸入

　　名義尋=200Ω

　　片上，平方律檢測(cè)器

　　單電源操作：2.7V至5.5V。

　　AD8367原理框圖

　　AD8367的功能框圖如圖1所示，該芯片主要由可變衰減器、固定增益放大器和律方根檢波器組成。它的輸入級(jí)是總衰減量為45dB的可變衰減器，其中包含一個(gè)200Ω單端梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)高斯內(nèi)插器。該電阻網(wǎng)絡(luò)由每級(jí)衰減量為5dB的9級(jí)衰減網(wǎng)絡(luò)組成，并可由高斯內(nèi)插器選擇衰減因子，每級(jí)梯形網(wǎng)絡(luò)以固定的分貝數(shù)衰減輸入信號(hào)。當(dāng)衰減量不是5dB的整數(shù)倍時(shí)，在控制電壓的作用下，相鄰兩個(gè)衰減節(jié)點(diǎn)均會(huì)導(dǎo)通，通過離散節(jié)點(diǎn)衰減的加權(quán)平均值來獲得與控制電壓相對(duì)應(yīng)的衰減量，并以這種方式獲得平滑、單調(diào)的衰減特性。它在大于40dB的增益控制范圍內(nèi)，工作頻率為200MHz時(shí)，可提供優(yōu)于±0.5dB的線性誤差，而在400MHz時(shí)可提供優(yōu)于±1dB的線性誤差。

　　緊跟衰減器的是固定增益放大器，該放大器主要用于保證AD8367具有42.5dB的增益和500MHz的帶寬，它實(shí)際上是一個(gè)具有100 GHz增益帶寬積的運(yùn)算放大器，因此，當(dāng)其工作在高頻時(shí)，仍具有良好的線性度。

　　AD8367壓控增益放大系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　阻抗匹配

　　AD8367的輸入輸出特征阻抗均為200歐姆。而要在特征阻抗為50的系統(tǒng)中使用AD8367，必須在輸入輸出端區(qū)加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。一般的接收機(jī)中頻帶寬都比較窄，采用純感抗和容抗元件最好，這種匹配網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是插入損耗小且駐波小，但是只能針對(duì)某一特定頻率做窄帶匹配。圖3為140MHz時(shí)的輸入輸出阻抗匹配圖。70MHz和10MHz時(shí)的匹配網(wǎng)絡(luò)元件值如圖4。

　　同時(shí)，兩個(gè)AD867級(jí)聯(lián)在起。中間最好加阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)。

　　這個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來3Db的衰減，通常用圖5的50歐姆平衡網(wǎng)絡(luò)。

　　控制電壓范圍

　　需要注意的是，除了加去耦電容電感，阻抗匹配外，AD8367的增益控制電壓范圍是從0~1V，一種方便的方法是采用數(shù)字電位器，在其使能端加上拉電阻，控制電壓輸出在0~1V。另外，為了保護(hù)放大器，在電壓控制端加三極管控制，用該三極管構(gòu)成一個(gè)過載保護(hù)電路，使5弓|腳GAIN電壓的輸入最大不會(huì)超出1V，以增強(qiáng)電路穩(wěn)定性。

　　圖6為兩級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的電路示意圖。

　　增益控制調(diào)整

　　若需要的信號(hào)增益波動(dòng)范圍在40db內(nèi)，如40~80db，則只用一級(jí)電壓控制增益即可。另一個(gè)固定增益為40db。這是因?yàn)?，放大器的三階交調(diào)失真點(diǎn)是固定的，信號(hào)幅度越大，則失真的可能性就越大，因此把40db的固定放大器放在后面。前一個(gè)作為電壓控制增益放大器。

　　假如接收機(jī)輸出的信號(hào)幅度要求有確定范圍，比如在35dbm~4dbm范圍內(nèi)波動(dòng)。則可以據(jù)此確定中頻放大的增益范圍，實(shí)驗(yàn)中設(shè)定為40~80db。再由接收的信號(hào)電平大小確定增益的轉(zhuǎn)變。下面是實(shí)測(cè)得到的數(shù)據(jù)：

　　線性特性與失真

　　圖7為增益下降模式時(shí)，頻率為70MHz的信號(hào)的波形圖。（a）為輸入信號(hào)圖，（b）為VGAIN=0.5V時(shí)一級(jí)輸出的信號(hào)圖，（c）為增益最大時(shí)一級(jí)放大后的信號(hào)圖。（d）為二級(jí)放大后的信號(hào)圖。

　　由圖可看出，VGAIN=0.5V時(shí)，一級(jí)放大約20倍，VGAIN=0V時(shí)，一級(jí)放大約40倍，表明增益具有良好的線性度，而二級(jí)放大圖均一樣，說明已達(dá)到放大器的飽和點(diǎn)。

　　我們用接收儀測(cè)得的數(shù)值如下：輸入-67dBm，-57dBm，-43dBm時(shí)，在同樣的控制電壓VGAN=0V的情況下，一級(jí)輸出為-31dBm，-19dBm，-5dBm，二級(jí)輸出為5dBm，7dBm，7dBm。一級(jí)增益分別36dBm，38dBm，38dBm，表明有放大系統(tǒng)的線性特性很好。而二級(jí)輸出基本相同，在7dBm附近，說明7dBm是放大器的輸出飽和點(diǎn)。