|
AD8367是AD公司推出的新型VGA芯片,該芯片采用單端輸入､單端輸出方式,可在500MHz以下的任意頻率下穩定工作｡文中介紹了AD8367的特點､工作原理及使用注意事項,并在此基礎上給出了幾種典型應用電路｡ 1 主要特點 AD8367是AD公司推出的一款可變增益單端IF放大器,它使用AD公司先進的X-AMP結構,具有優異的增益控制特性｡由于在片上集成了律方根檢波器,因此,它也是全球首枚可以實現單片閉環AGC的VGA的芯片｡該芯片帶有可控制線性增益的高性能45dB可變增益放大器,并可以在任意低頻到500MHz的頻率范圍內穩定工作｡ AD8367具有以下主要特點: ●單端輸入､單端輸出; ●輸入阻抗為200Ω､輸出阻抗為50Ω; ●3dB帶寬為500MHz; ●輸入端為零電平時,輸出端電平為電源電壓的一半,且可調; ●具有增益控制特性選擇和功耗關斷控制功能; ●片上集成了律方根檢波器,可以實現單片AGC應用; ●增益控制特性以dB成線性; ●可以通過外部電容將工作頻率擴展到任意低頻｡ 2 工作原理 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｡它的輸入級是總衰減量為45dB的可變衰減器,其中包含一個200Ω單端梯形電阻網絡和一個高斯內插器｡該電阻網絡由每級衰減量為5dB的9級衰減網絡組成,并可由高斯內插器選擇衰減因子,每級梯形網絡以固定的分貝數衰減輸入信號｡當衰減量不是5dB的整數倍時,在控制電壓的作用下,相鄰兩個衰減節點均會導通,通過離散節點衰減的加權平均值來獲得與控制電壓相對應的衰減量,并以這種方式獲得平滑､單調的衰減特性｡它在大于40dB的增益控制范圍內,工作頻率為200MHz時,可提供優于%26;#177;0.5dB的線性誤差,而在400MHz時可提供優于%26;#177;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,它實際上是一個具有100 GHz增益帶寬積的運算放大器,因此,當其工作在高頻時,仍具有良好的線性度｡ AD8367在輸出端集成了一個律方根檢波器,可檢測輸出信號電平并與內部設置的354mVrms電平(對應于1Vp-p的正弦波)相比較｡當輸出電平超過內部設置電平時,將產生一個差值電流｡用接在DETO腳和地之間的外部電容CAGC(包括5pF的內建電容)對該電流進行積分可產生與接收信號強度成比例的RSSI電壓,這樣,在AGC應用時,該電壓可以用作AGC控制電壓｡ AD8367最適合工作在200Ω阻抗系統,并可通過電阻或電抗無源網絡來實現與其它通用阻抗系統(從射頻系統的50Ω到數據轉換器的1kΩ)的轉換｡一般情況下,轉換網絡的設計選擇取決于特殊的系統要求,如帶寬､回損､噪聲系數和絕對增益范圍等｡ AD8367內含無源可變衰減器和固定增益放大器,其電路噪聲和失真性能均是增益和控制電壓的函數,且輸入折合噪聲隨衰減量成比例增加｡電路在最大增益時具有最小為7.5 dB的噪聲系數,增益每降低1dB,噪聲系數增加1dB｡在接收系統中,如果接收到的信號很弱,則會有最大增益和最小噪聲系數;而當接收到的信號電平較高時,系統將具有較低的增益和較大的噪聲系數｡因此,電路噪聲系數隨增益的變化不會對系統造成明顯的影響｡電路的失真性能與噪聲性能相類似｡當AD8367工作在200Ω源阻抗系統時,它的輸出級是一個低輸出阻抗電壓緩沖器,此時具有50Ω阻尼電阻,可以降低對負載電抗和寄生參數的敏感性｡ 3 典型應用 3.1 通用VGA放大器 AD8367是一款通用型VGA放大器,適合于大控制范圍的壓控增益應用｡由于其具有從任意低頻到500 MHz的工作帶寬,它不但可以處理高達500MHz的高頻信號,而且可以通過頻率擴展來適應音頻系統｡圖2所示是AD8367在VGA工作時的基本連接電路｡圖2中,電路增益AV與控制電壓VGAIN成正比｡由于AD8367的增益控制率為50dB/V,所以,在VGAIN以V為單位時,電路增益AV可由下式計算: AV=50VGAIN-5 當電路的線性增益控制范圍為-2.5dB~42.5dB時,從上式可以推算出VGAIN所對應的取值范圍為50mV~950mV｡ 將電容器CHP 連接到抵消信號路徑dc平衡變化的內部漂移控制環,可設置信號通道的高通截止頻率｡在不使用該電容時,可由內部電容提供一個500kHz的缺省高通截止頻率｡CHP與高通截止頻率的關系式為: fHP=10/(CHP+0.02) 式中,fHP的單位為kHz,CHP的單位為nF｡這樣,只要增大CHP的值就可以將AD8367擴展應用到音頻領域｡ 3.2 用作AGC放大器 利用內部集成的精確律方根檢波器,AD8367可以方便地配置成單片AGC放大器,其基本連接如圖3所示｡AD8367用作AGC放大器時,需選擇反向增益控制模式｡當輸出信號的有效值超過354mV時,檢波器將以20mV/dB的比例從DETO端輸出與輸入信號成比例的RSSI電壓｡將該RSSI電壓作為AGC控制電壓加到增益控制端GAIN,便可構成控制率為20mV/dB的簡單單片AGC放大器｡當使用低于5V電源時,檢波器的輸出起點和比例都不會發生變化,即電源電壓在2.7V~5.5V的范圍內變化時,電路的AGC特性能夠保持不變｡ 按圖3的連接方式,在大于35 dB的輸入范圍內可以獲得優于0.1dB的控制線性度｡電路的時間常數τAGC可簡單地由AGC電容CAGC設定｡事實上,τAGC是由AGC電容CAGC和10kΩ的片上等效電阻RAGC共同作用的結果｡所以,時間常數如下: τAGC=RAGCCAGC 需要說明的是:采用誤差積分技術的AGC環存在一個共同的弱點,當用一個逐漸增大的信號驅動時,AGC控制電壓增加會降低增益｡當增益降低到它的最低值后,與輸入成比例的控制電壓增加將對增益不產生影響,因而將造成輸入過載｡實際上,用AD8367配置成的AGC放大器也存在輸入過載的問題｡由于它的最小增益為-2.5dB,因此,輸入幅度超過起控點2.5dB以上的輸入都會造成過載,也就是說,輸入信號功率超過+6.5dBm均會造成輸入過載｡因此,實際使用時,最好將最大輸入電平控制在低于過載電平5dB處,以形成一定的過載保護帶｡ 在AGC應用時,同樣可以通過頻帶擴展應用到音頻領域,當CHP高至1μF時,電路便可處理頻率低至10Hz的音頻信號｡將圖2中的CHP､C4､CAGC的取值改為1μF后即可構成一款高穩定､低失真的音頻穩幅電路｡ 當需要的AGC起控點不同于電路內部的設定值時,應使用外部檢波器｡利用輸出端檢出的直流電平經放大､分壓后加到增益控制端,便可獲得需要的AGC起控點｡ 3.3 信號功率檢測應用 使用律方根檢波器的另一個好處是其輸出作為RSSI電壓來反映信號功率,從而實現任何給定源阻抗的絕對功率測量｡因此,AD8367還可以作為功率檢測芯片來設計功率計,或者作為以分貝數讀出的ac電壓計｡其功率檢測范圍為45dB｡如不使用圖2中的增益控制,從DETO端輸出的RSSI電壓便可作為輸入信號功率的檢測電壓｡在用于輸入信號功率檢測時,只有當輸出信號電平達到354mVrms時才有指示電壓輸出｡ |
