variable gain amplifier

简介：
具有可调节增益的放大电路美国 AD 公司推出了一款低成本且采用数字控制的可变增益放大器。该产品呈现较高的third-order intercept point（IP3）特性并保持较低的noise figure，同时展现出优秀的失真性能和较为宽泛的频率带宽。本产品则被广泛应用在差分型采样ADC驱动器、IF采样接收器、射频/中频放大器的中间级、SAW滤波器接口以及单端差动转换器等关键领域。AD8370 为一种数字控制型可变增益放大器，其 thirds order intercept point（IP3）值较高且噪声系数较低；特别而言，在现代接收器设计中的增益控制应用方面具有显著优势。该放大器的失真性能表现出色，同时其带宽范围相对较大，并可通过两种不同的输入量程设置满足高增益工作状态和低增益工作状态的需求。 AD8370支持从-16dB到+1dB的输入增益调节，在此范围内可实现输出端的低失真、高电平特性；通过设置PWUP引脚的高电平或低电平状态，可以分别使该器件进入工作状态或关闭电源；在断电状态下，AD8370的供电功耗仅为5mA以下，并且能够有效保持输入输出端之间的良好电气隔离。AD8370芯片采用基于高速XFCB方法的ADI方案，在宽频段运行时表现出良好的性能特征，其典型静态功耗达到78毫安。该产品采用密集布局的16引脚TSSOP封装结构，并支持从-40度至85度的环境温度工作范围。AD8370芯片具备多种先进的性能特点：采用200欧姆的差分输入电路；支持100欧姆的差分输出特性；具有7分贝的噪声系数（最大增益状态下）；能够覆盖从低频至高达700兆赫兹的频率范围；提供40分贝的精确增益范围；支持串行型7位总线接口配置。通过管脚引脚设置可实现从-11至+17分贝的低增益状态，以及从+6至+34分贝的高增益范围。该芯片还具备广域的输入信号处理能力，并且能够可靠地运行在最低为3伏特的单电源供电方案下。AD8370支持以下应用：差分型ADC驱动模块、IF采样接收器、射频/中频放大器的中间级电路、表面波滤波器接口以及单端到差动转换模块等领域的集成解决方案。对于AD8370的应用电路设计而言，其基础接线架构可参考图2所示。其中，供电电压范围限定在2.7V至5.5V之间。需要注意的是，在对VCCO和VCC-CI进行供电时，建议采用一个具有0.1μF、低感应系数的表面贴装陶瓷电容来构建电源去耦电路，并且这些去耦电容应当尽量靠近AD8370以减少寄生电阻的影响。AD8370 被主要应用于差动信号电路的设计中。该设计在提升正常工作状态下的谐波抑制效果的同时，也能显著增强共模抑制性能。因此，为了确保其高效运行，必须要求该器件的驱动与负载达到均衡配置。进而要求每个输入或输出端子的共模电阻值保持一致。AD8370 是一个性能优良的可变增益放大器，在电压增益方面呈现良好的线性特性。当工作于较低增益时，放大器的线性特性较为陡峭；在较高增益范围内，则通过分段线性的方式实现对增益的精细调节。其线性电压增益关系可表示为：Av等于增益系数乘以系数之后再乘以前级放大器增益减一的数值以及最高有效位数其中，Av代表线性增益。增益码指示的是通过从数字增益控制字中减去最高有效位所得的数值。系数值为0.055744VV，一级前置放大器的增益值是7.079458VV。其中，最高有效位指的是八位控制字中的最高有效位。 AD8370 数字控制端口遵循标准 TTL 接口规范，在 LATCH 门极维持低电平状态时，系统通过串行方式接收八位制控指令；该端口的 DATA 接口中，数据信息通过CLOCK 上升沿捕获的方式传入系统。参考附图3所示的数字控制端口时序框图，各关键时间参数的典型极小值数据可在表一中详细查阅。表 1 sequencial programming time parameters参数 典型值 单位 脉冲宽度（TPW）的代表性数值为$10\,\text{ns}$， 脉冲时钟周期（TCK）的代表性数值为$20\,\text{ns}$， 数据有效保持时间为$2\,\text{ns}$， 数据使能建立时间和的数据使能保持时间的典型值分别为$2\,\text{ns}$和未知。AD8370 该芯片可实现单端差分转换方案，具有简便的操作流程。无需额外配置，仅需将未使用的输入端子经电阻或电容接地处理即可完成基本功能。如图4所示的接线方式展示了单端差分转换电路的基本结构。在单电源供电环境下，即使不满足严格的差动平衡条件，其工作失真度和放大倍数依然能够满足大多数实际应用的需求。图中展示了AD8370评估系统，该系统可通过标准50Ω测试装置快速验证其性能特性。其中的电路工作原理示于图6。在评估系统中，变压器T1和T2的作用是将输入端与输出端阻抗转换为所需的工作电压水平。为了实现这一功能，该评估系统还搭配了专门的软件支持。这个软件的主要功能包括对AD8370芯片进行快速测试分析以及性能评估。