一种可变增益控制放大器
可变增益放大器vga原理
可变增益放大器vga原理
可变增益放大器（VGA）在无线通信的收/发信机模拟前端中起着至关重要的作用。
其原理是，通过对信号进行放大或衰减，以满足不同的信号处理需求。
VGA通常用于补偿射频模块和中频模块的增益衰减，将输出信号放大到
A/D转换器需要的幅度。
此外，VGA还通过AGC环路改变接收机的增益，调整各级信号动态范围，稳定输出信号功率。
在VGA电路中，有几个重要的性能指标，包括IIP3和THD。
由于VGA的输出信号幅度很大，因此这两个指标尤其重要。
此外，为了实现宽增益范围调节，同时保持不同增益输入功率下恒定的输出建立时间，VGA的增益与控制电压需要成dB线性关系。
VGA增益步长越小越精确，对ADC的要求也越低。
数字控制的VGA电路提供了30 dB的增益控制范围，使用7 b精确控制增益大小，具有较小的面积和功耗。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅专业书籍或文献或咨询专业人士。
可变增益放大器电路设计
可变增益放大器电路设计可变增益放大器电路设计设计可变增益放大器电路的步骤如下：1. 确定需求：首先确定所需的增益范围和输入信号的类型。
根据应用需求决定电路的放大倍数。
2. 选择放大器芯片：根据需求选择适合的放大器芯片。
考虑芯片的输入和输出特性，以及供电电压和功耗等因素。
3. 设计反馈网络：放大器通常采用反馈网络来控制增益。
根据所选芯片的规格书，设计反馈网络的参数，包括电阻和电容等元件的数值。
4. 确定电源供电：根据芯片的供电要求，选择合适的电源电压和电流。
确保电源稳定可靠，能够满足放大器的工作需求。
5. 进行仿真和优化：使用电路仿真软件，仿真整个电路的性能。
根据仿真结果进行优化，调整电路参数以改善性能，如增益平坦度、频率响应等。
6. 绘制电路图：根据电路设计，使用电路设计软件绘制出完整的电路图。
确保电路图的正确性和可读性。
7. 原理图布局：将电路图中的元件进行布局，包括安放芯片、电容、电感、电阻等元件。
合理布局可以减小信号干扰和噪音，提高电路性能。
8. 选择元器件：根据电路设计，选择适合的电容、电阻、电感等元件。
考虑元件的品质、价格和供货情况等因素。
9. 组装和调试：将所选元件安装到电路板上，进行电路的组装。
然后进行电路的初步调试，检查电路的工作状态和性能。
10. 最终测试：完成电路的组装和调试后，进行最终测试。
测试电路的增益范围、频率响应、失真等性能指标是否符合设计要求。
11. 优化和改进：根据最终测试结果，对电路进行优化和改进。
可能需要调整元件参数、更换芯片或进行其他改进措施。
12. 文档和记录：在设计过程中，及时记录设计思路、仿真结果、调试过程和测试结果。
编写详细的设计文档，以备将来参考和复用。
通过以上步骤，可以设计出一个符合要求的可变增益放大器电路。
设计过程中需要考虑到电路的性能、稳定性、可靠性和成本等方面的因素，并进行合理的优化和改进。
AD8370应用指南( 可变增益放大器)
AD8370是美国AD公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高IP3和低噪声系数以及优良的失真性能和较宽的带宽，可以广泛应用于差分ADC驱动器、IF采样接收器、射频／中频放大中间级、SAW滤波器接口、单端差动转换器中。
文章介绍了AD8370的基本原理及应用设计方法。
关键词：AD8370；数字控制；可变增益；放大器１ 概述ＡＤ８３７０是美国ＡＤ(ＡＮＡＬＯＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮＣ)公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高ＩＰ３和低噪声系数。
由于其具有优良的失真性能和较宽的带宽，所以特别适合作为现代接收器设计中的增益控制器件应用。
图１是ＡＤ８３７０的原理框图。
在宽输入动态范围应用中，ＡＤ８３７０可提供两种输入范围，分别对应于高增益模式和低增益模式。
它内部的一个７位衰减器在提供２８ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于２ｄＢ，而在２２ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于１ｄＢ。
ＡＤ８３７０的输入增益选择范围为１７ｄＢ，可输出低失真的高电平。
ＡＤ８３７０可通过在ＰＷＵＰ引脚上输入合适的逻辑电平来上电或者断电。
当关闭电源时，ＡＤ８３７０的消耗电流小于５ｍＡ，并可提供优良的输入输出隔离。
ＡＤ８３７０采用ＡＤＩ 高速ＸＦＣＢ方法，因而可在宽带情况下提供高频率和低失真特性，其典型静态电流为７８ｍＡ。
ＡＤ８３７０可变增益放大采用的是密集的１６脚ＴＳＳＯＰ封装，工作温度范围为－４０℃～＋８５℃。
其主要特点如下：●差动输入为２００Ω；●差动输出为１００Ω；●噪声系数为７ｄＢ（最大增益时）；●频带宽度可从低频到７００ＭＨｚ（－３ｄＢ）；●具有４０ｄＢ的精确增益范围；●带有串行７位接口；●可通过管脚编程低、高增益，其中低增益范围为－１１～１７ｄＢ，高增益范围为＋６～３４ｄＢ；●输入动态范围很宽；●单电源可低至３Ｖ。
ＡＤ８３７０可应用于差动ＡＤＣ驱动器、ＩＦ采样接收器、射频／中频放大中间级、ＳＡＷ滤波器接口以及单端差动转换等领域。
sgm3157工作原理
sgm3157工作原理
SGM3157是一种快速可变增益放大器，它可以在晶体管、集成电路或线性分
立件应用中取代多个技术变量增益放大器。
SGM3157采用可变增益设计，以提供从区域到大小（A-E）范围的强大和可靠的增益补偿。
经过多年的研究，该器件的设计融合了许多卓越的性能，使其能够无缝地完全高效和动态地在多种特定应用中提供动态范围和灵活性。
SGM3157使用一个简单的反馈集成电路（PLC）来控制增益，而不是传统的
技术变量控制器（TCVC）。
PLC可以更精确地控制增益变化，从而避免由于噪声或失真的风险，从而消除有害的干扰影响，从而获得更优质的信号。
此外，PLC
还可以确保增益的一致性，以最大程度地限制由其他噪声或失真的影响造成的影响，最大程度地改善系统的性能。
除了技术变量控制领域外，SGM3157增益放大器还可以用于非线性控制领域。
由于其具有高度可编程的可靠性，它可以用来实现高可靠性的非线性调整，以更具灵活性地处理输入和输出范围，并避免由系统失真、大量计算量和低可靠性造成的问题。
此外，SGM3157还提供了一个非常简单的用户界面，可以通过GUI（图形用
户界面）快速完成增益设置的灵活性，并且可以调整增益的小单位，大大提高其效率和灵活性。
此外，它还可以支持实时监视，这样可以确保增益的稳定性。
总的来说，SGM3157是一种可靠的多功能增益放大器，它可以有效解决噪声
及失真影响的问题，并且可以提供快速和灵活的增益设置和监控功能。
程控增益放大器AD603资料
AD603资料：选用方案三，采用集成可变增益放大器AD603作增益控制。
AD603是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0.5dB ，满足题目要求的精度，其增益（dB ）与控制电压（V ）成线性关系，因此可以很方便地使用D/A 输出电压控制放大器的增益。
1.3后级放大电路 由于AD603的最大输出电压较小，不能满足题目要求，所以前级放大信号需经过后级功率放大达到更高的输出有效值。
方案一: 使用集成电路芯片。
使用集成电路芯片电路简单、使用方便、性能稳定、有详细的文档说明。
可是题目要求输出10V 以上有效值,而在电子市场很难买到这样的芯片,而且很容易发生工作不稳定的情况。
方案二: 使用分立元件设计后级放大器。
使用分立元件设计困难,调试繁琐,可是却可以经过计算得到最合适的输入输出阻抗、放大倍数等参数,电阻电容可根据需要更换,在此时看来较集成电路灵活。
因此,我们决定自行设计后级放大器。
2.1电压控制增益的原理 AD603的基本增益可以用下式算出： Gain (dB) = 40 VG + 10 其中，VG 是差分输入电压,单位是V ，Gain 是AD603的基本增益,单位是dB 。
从此式可以看出，以dB 作单位的对数增益和电压之间是线性的关系。
由此可以得出，只要单片机进行简单的线性计算就可以控制对数增益，增益步进可以很准确的实现。
但若要用放大倍数来表示增益的话，则需将放大倍数经过复杂的对数运算转化为以dB 为单位后再去控制AD603的增益，这样在计算过程中就引入了较大的运算误差。
3.1.1输入缓冲和增益控制部分 如附图1所示，输入部分先用电阻分压衰减，再由低失真度电流反馈放大器AD8009放大，整体上还是一个跟随器，二极管可以保护输入到AD8009的电压峰峰值的不超过其极限。
增益控制部分采用AD603典型接法中通频带最宽的一种，如图3-1所示，通频带为90MHz ，增益为-10～+30dB,输入控制电压U 的范围为-0.5～+0.5V 。
可控增益放大器
摘要随着时代的发展,科技的进步，微电子技术、计算机网络技术和通信技术等等也在不断地更新换代，可控增益放大器被广泛的应用到各个领域当中。
可控增益放大器的核心为可控增益放大电路，人们对其研究也在不断加深，其技术也越来越成熟。
放大器是通信系统和其他电子系统中必不可少的一部分，可控增益放大电路模块在很大程度上决定了系统的整体指标.可控增益放大器是放大器的一个分支,它在通信系统中也有着非常重要的作用，于是人们对它的要求也会越来越高。
在通信和电子设备中，常常采用放大器实现信号的放大,要求其线性好，具有足够的增益来抑制后级电路的噪声对系统的影响，并且增益最好可调，当输入信号大范围变化时，能自动控制增益,输出稳定的信号，另外输出功率也能达到最大。
可控增益放大器，也就是在放大器的基础上加上控制增益部分。
在实际电路中，例如带负反馈的运放电路,其反馈电阻如果设为可调电阻,那么这个放大电路的增益就可以控制了,当然在其中还有许多其他的变化。
采用MSP430单片机实现数据采集及控制放大器的放大倍数，通过键盘输入实现输出状态控制、带宽选择以及增益步进控制,晶显示器显示所设置的状态及参数。
关键词：放大器，增益,单片机ABSTRACTWith the development of The Times，the progress of science and technology，microelectronics technology，computer network technology and communication technology，and so on are also constantly upgrading,controllable gain amplifier is widely applied to various fields。
The core of the controllable gain amplifier for controllable gain amplifier circuit，are also deepening the research，its technology is becoming more and more mature.Amplifier is an indispensable part of communication system and other electronic systems,the controllable gain amplifier circuit module to a great extent,determines the overall index of the system.Controllable gain amplifier is a branch of the amplifier，it also has a very important role in the communication system，so people will more and more high to the requirement of it.In communications and electronics equipment,often signal is realized by using the amplifier amplification，ask its good linear,with sufficient gain to suppress the noise level circuit after the impact on the system,and gain the best adjustable，when a wide range of input signal changes，can automatic gain control,stable output signal，and output power can achieve maximum.Controllable gain amplifier，that is，on the basis of the amplifier with gain control part.In the actual circuit，operational amplifier circuit with negative feedback,for example，if the feedback resistance as the adjustable resistance，then the gain of the amplifier circuit can control,in which there are many other changes，of course.Data acquisition and control is realized by using MSP430 single chip microcomputer，the larger the amplifier amplification by keyboard input output state control，choice of bandwidth and gain step control，crystal display shows and parameters set by the state。
一种基于电阻型光耦可变增益放大器设计
一
图 ４ Ｐ ７ 电阻 电压 曲线 测 试 图 ８
弱 也 随之 改 变 ， 而 使 光 敏 电 阻 阻值 发 生变 化 。 以步 进 为 ０ ５ 不 断 从 ．Ｖ ０ 改变 Ｖ ，同 时测 量 或者 。 阻 值 ，可 以测 得 电压 Ｖ 与 光 敏 电 阻 的 ｃ
Ｒ。 Ｒｌ 或 的变 化 关 系 。
大增 益 容 易 得 出 ：
Ｇ＝
当改 变 或 尺， ， 可 以 实现 放 大 增益 的改 变 。 时 都 通 过 采 用 改 变 电阻 来 控 制 放大 器 增 益 的 方 案概 念 比较 清 晰 、 电路
比较 容易 实 现 、 低 廉 ， 能 较好 地 满 足 实 际 电路 的需 求１１改 变 电 成本 也 ２。 １ ３ 阻值 来 获 得增 益 变 化 又 可有 几 种 方 式 ， 体如 下 ： 具 方 式 一 ： 拟 电子 开关 实现 增 益 可 变 。 模
图 １ 基 本 放 大 电 路
制 两 颗 光 敏 电 阻 阻值 的 大 小 。
１２ 普 通 运 算 放 大器 实 现 增 益 可控 的方 式 。我们 知道 ， 大 器 的 的增 ． 放 益 可 以通 过 改 变 相应 电阻 来 实 现 。如 图 ｌ是 一 个基 本 放 大 电路 ， 放 其
VCA820可控增益放大器原理
VCA820可控增益放大器原理宽带放大器在工业测量与控制领域应用广泛。
在测量与控制电路中，宽带放大器是调理传感器输出信号的重要环节。
传感器输出的电平信号通常不是规则的正弦信号，且输出电压范围往往变化很大，这就需要后级放大器具有较高的频带宽度和灵活的电压增益，因此，这里提出一种以压控增益放大器VCA822为核心的可编程宽带放大器，可实现通频带为100 Hz～15 MHz，放大器增益为10～58 dB，6 dB 步进可调。
该设计可通过矩阵式键盘设置放大器增益，液晶显示器显示输出电压，人机界面友好。
1 放大器设计及工作原理设计一个通过键盘设置增益，且具有AGC功能的宽带放大器。
放大器输入端采用同相放大电路进行阻抗匹配，使输入电阻达到MΩ数量级。
该系统设计分为宽带放大、峰值采样、人机交互等3个模块。
宽带放大模块中电压增益可预置的功能是由VCA822实现。
VCA822一款直流耦合型宽频带压控增益放大器，最大工作频带宽度可达150 MHz。
放大器增益由控制电压和外围电阻阻值共同决定。
控制电压的输出是由单片机运算并控制D／A转换器而输出的，因而能够实现较精确的数控。
另外，放大器后级接入两档信号处理电路，一档增益0 dB，另一档为衰减档，通过一个控制端口，实现信号在这两档位之间选择。
这种方法的优点在于条理清晰，控制方便，易于单片机处理。
针对峰值采样，采用数字检波，即通过高速A／D转换器对输出的正弦信号进行采样，判断一定时间内采集到的数字信号的最大值，该最大值即为该信号的峰值。
而这种通用数字峰值检波电路仅能在低频段效果良好，针对系统设计要求中的高频信号，以及某些特定频率信号，将产生一定误差。
采用双频数字峰检对信号进行采样，这种方案可有效避免产生误差。
在上述两模块的基础上实现AGC的功能。
峰值检波测得的电压值反馈回单片机，单片机对宽带放大电路实现放大精确控制。
通过这种方式可将输出信号的峰值稳定在4．8 V左右。
该系统总体实现框图如图l所示。
一种基于g_mI_D方法设计的可变增益放大器
一种基于g m /I D 方法设计的可变增益放大器李新，王业飞，杨国坤（沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870）摘要：提出了一种基于g m /I D 方法设计的可变增益放大器。
设计基于SMIC90nmCMOS 工艺模型，可变增益放大器由一个固定增益级、两个可变增益级和一个增益控制器构成。
固定增益级对输入信号预放大，以增加VGA 最大增益。
VGA 的增益可变性由两个受增益控制器控制的可变增益级实现。
运用g m /I D 的综合设计方法，优化了任意工作范围内，基于g m /I D 和VGS 关系的晶体管设计，实现了低电压低功耗。
为得到较宽的增益范围，应用了一种新颖的伪幂指函数。
利用Cadence 中spectre 工具仿真，结果表明，在1.2V 的工作电压下，具有76dB 的增益，控制电压范围超过0.8V ，带宽范围从34MHz 到183.6MHz ，功耗为0.82mW 。
关键词：g m /I D ；低电压；低功耗；可变增益中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1674－6236（2012）24-0146-04A variable -gain amplifier design based on g m /I D methodLI Xin ，WANG Ye -fei ，YANG Guo -kun（Shenyang University of Technology ，Shenyang 110870，China ）Abstract:A variable gain amplifier （VGA ）was designed based on Gm/ID method.The circuit was fabricated by SMIC 90nm CMOS technology model.It consists of a fixed -gain stage ，two variable -gain stages and a gain controller.The fixed gain stage gives pre -amplification in order to boost the VGA ’s maximum gain.The VGA ’s gain tenability is provided by the two variable gain stages which controlled by the gain controller.The design synthesis is simplified and optimized using g m /I D method which enables us to characterize transistors in any operating region based on their gm/ID and VGS relation ，and help us to design the low -voltage low -power circuit.In order to get wider gain rage ，the proposed VGA utilizes a novel pseudo -power exponential function.The Spectre simulation results show that under 1.2V supply voltage the proposed VGA has 76dB gain -range over 0.8V control voltage range ，with 34~183.6MHz bandwidth ，and 0.82mW power consumption.Key words:g m /I D ；low -voltage ；low -power ；variable gain收稿日期：2012-08-28稿件编号：201208154作者简介：李新（1974—），男，辽宁昌图人，博士，副教授。
AGC工作原理
AGC工作原理引言概述：自动增益控制（AGC）是一种在电子设备中常见的技术，用于调节信号的增益，以保持信号的稳定性。
本文将详细介绍AGC的工作原理，包括其基本原理、应用场景、工作流程、控制方法以及优缺点。
一、基本原理：1.1 反馈机制：AGC通过引入反馈机制来实现信号增益的自动调节。
它通过对输入信号进行采样并与预设的参考信号进行比较，从而确定信号增益的调整方向和幅度。
1.2 可变增益放大器：AGC系统中常使用可变增益放大器来实现信号增益的调节。
可变增益放大器根据反馈信号的大小，自动调整放大器的增益，以保持输出信号在一个合适的范围内。
1.3 控制电路：AGC系统还包括一个控制电路，用于根据反馈信号的变化，调整可变增益放大器的增益。
控制电路通常采用反馈控制算法，根据输入信号的特性和设定的参考信号，计算出合适的增益值。
二、应用场景：2.1 无线通信：在无线通信系统中，AGC广泛应用于接收机中，用于调节接收信号的增益。
它可以自动适应信号强度的变化，保持信号在接收机中的合适水平，从而提高信号的质量和可靠性。
2.2 音频处理：在音频设备中，AGC用于调节音频信号的增益，以保持音频的稳定性。
它可以自动调整音频信号的音量，使得不同的音频源在输出时具有相似的音量水平。
2.3 图像处理：在图像处理领域，AGC可以用于调节图像的亮度和对比度。
它可以根据图像的特性，自动调整图像的亮度和对比度，以提高图像的可视性和质量。
三、工作流程：3.1 采样：AGC系统首先对输入信号进行采样，获取输入信号的幅度信息。
3.2 反馈：采样得到的信号与预设的参考信号进行比较，得到反馈信号。
3.3 调节：根据反馈信号的大小，控制电路计算出合适的增益值，并将其应用于可变增益放大器，实现信号增益的调节。
四、控制方法：4.1 开环控制：AGC系统中的控制电路可以采用开环控制方法。
在开环控制中，控制电路根据预设的参考信号和输入信号的特性，计算出合适的增益值，并直接应用于可变增益放大器。
一种增益可控高频宽带放大器的设计
• 128•随着人工智能及物联网技术的不断发展，高频宽带放大器在传输增益和功率放大等技术方面有着越来越高的要求。
本文针对宽带放大器传输增益的稳定性问题，设计了一种增益可控的高频放大模块，能够实现增益高精度可控的技术要求。
利用HMC470为主运算放大器，级联AD8009作为推挽输出后极，通过对主电路嵌入低功耗微处理器MSP430G2553单片机的方式,实现放大器的数控增益。
利用AD 软件仿真测试表明，该设计增益精确可控，稳定性较强，抗干扰能力较好，能够使用在高品质音响、民用雷达通信等场合。
1.引言随着电子、通信技术的飞速发展，增益可控制的宽带放大器发挥着越来越重要的作用（张玉钱，一种高增益宽带视频放大器设计：南京:南京理工大学，2015）。
在雷达通信、信号传输、电子测距等应用电路中，不仅要求高频放大器达到宽带的状态，还要求具有较精确的放大增益。
增益可控的宽带放大器件的发展，与集成运放在各行业的发展息息相关（杨洪文，可调节的宽带放大器在测试中的优势：国外电子测量技术，2017）。
目前，国内外对于可控的高增益宽带放大器的研究处于快速发展阶段。
何晓丰等（何晓丰，马成炎，叶甜春，王良坤，莫太山，数字控制增益可配置的射频宽带放大器：浙江大学学报(工学版)，2012）提出了一种带单端转差分功能的大动态范围的数字控制增益可配置的射频宽带放大器，用于双频段电视射频接收机的前端，提供了更高的线性度。
高瑜宏等（高瑜宏,朱平,一种高增益带宽积CMOS跨导运算放大器：微电子学，2017）设计了一种高增益可控的运算放大器，提出的多级前馈补偿结构改善了DC增益和增益带宽积，通过相位补偿的方式对放大增益进行控制。
本文使用单片机数字控制的方式，设计了一种增益可控的高频放大模块，不仅能够实现较高的直流增益，还具备增益高精度可控的技术要求。
2.放大器系统组成本设计主要由可控增益电路、单片机最小系统、电源模块组成，系统结构如图1所示。
一种可变增益控制放大器
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维普资讯
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③
文 章 编 号 ：０ ７— ０ ２ ２０ ）８—１０ ０ １０ ７ ２ （０ ７ １ ７０— ３
可变增益运算放大器设计
可变增益运算放大器设计
可变增益运算放大器是一种能够根据输入信号的大小调整放大倍数的放大器。
它通常由一个可变增益电路和一个运算放大器组成。
以下是一种常见的可变增益运算放大器设计方法：
1. 选择一个合适的运算放大器芯片，如LM741或TL071等。
这些芯片具有高增益和低噪声的特点。
2. 设计一个可变增益电路，可以使用电位器或可变电阻来实现。
这个电路的作用是调整输入信号的放大倍数。
3. 将可变增益电路与运算放大器芯片连接起来。
输入信号通过可变增益电路进入运算放大器，然后经过放大后的信号输出。
4. 调整可变增益电路的参数，以达到所需的放大倍数。
可以通过调节电位器或改变可变电阻的阻值来实现。
5. 进行电路测试和调试，确保放大器的性能符合要求。
可以使用示波器和信号发生器等仪器来检测输入输出信号的波形和幅度。
需要注意的是，可变增益运算放大器设计中需要考虑的因素还包括输入和输出阻
抗、频率响应、稳定性等。
在设计过程中，可以参考相关的电路设计手册和应用笔记，以获得更详细的设计指导。
一种用于陀螺闭环驱动的CMOS可变增益放大器
传感器与微系统 （ ｒ ｓｕ ｅ ｎ ｃｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇｅ） Ｔ ａ ｄ ｃｒ ｄＭｉ ｓｓ ｍ Ｔ ｃ ｎｌ ｉｓ ｎ ａ ｒ ｅ ｏ
８ ９
一
种 用 于 陀 螺 闭环 驱 动 的 Ｃ ＭＯＳ 变 增 益 放 大 器 可
刘晓 为 ，乔 育花 ， 晓 昀 谭
＝ 一
￣ ２ｖｏ Ａ Ｆ ｃｎ
…
（） １
式 中 ｉ 卢。分 别为 输入 管和控 制管 的转换 因子 ； 和 。 Ａ为 由 Ｍｌ — ５组成 的差 动 放大 器 的增益 。 由式 （ ） 以 看 ｌＭ１ １可
出： 随控制 电压 。的变化 而线性 变化。 Ａ 由 Ｍ１一 ５组成 的差动放 大器 对控 制信号 。有放 １ Ｍ１
（ 哈尔滨工业大学 ＭＥ 中心 ， ＭＳ 黑龙江 哈尔滨 １０ ０ ） ５ ０ １
摘
要 ：采 用 ０ ５ ＭＯ ． ｍ Ｃ Ｓ工艺设计 了一种单极 可变增益 放大器 。该 可变增益 放大 器 以 Ｇｌｅｔ ｉ ｒ 单元 为 ｂ
原型 ， 通过设计指数 电压产生 电路来实现增益与控制 电压在 ｄ 并 Ｂ域呈线 性关 系。控制 电压 范 围较 宽 ， 从
ｃ ｎｓ ｍ ｐ ｉｎ ｉ ． Ｗ ｔ５Ｖ ｕ ｐｌ ｏｔｇｅ ｏ ｕ ｔｏ ｓ １ ７ｍ ａ ｓ ｐ ｙ ｖ ｌａ ．
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｃｏｅ・ ｏ ｒ ｅｖｒ ｂｅｇｉ ｍ ｌ ｅ Ｖ Ａ） ｘ ｏｅｔ ｏ ａｅｇｎｒｔ ｙｗ ｒ ｓ ｌ ｄｌ ｐｄｉ ；ａｉ ｌ ａｎａ ｐｉ ｒ（ Ｇ ；ｅｐ ｎｎｉ ｖｌ ｇ ｅ ｅ ｏ ｓ ｏ ｖ ａ ｉ ｆ ｌ ａ ｔ ａｒ
ｃ ｌ ｉ ａ ｅ ｎ Ｇｉ ｅ ｔ ｃ ｌ ｅ ｌ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌ ｒ ｅ ．Ａｎ ｅ ｐ ｎ ｎ ｉ ｖ ｈ ｇ ｅ ｅ ａ ｏ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｏ ｏ ｔｉ ｄ ｘ ｏ ｅ ｔ ｌ ｇ ｉ ｂ １ ｘ ｏｅｔ ￣ ｏ ａ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｉ ｅ ｉｎ ｄ ｔ ｂａ ｎ ａ ｗｉ ｅ ｅ ｐ ｎ ｎｉ ａｎ ａ ｖ ｒａｉｎ ａ ｕ ｃ ｉｎ ｏ ｏ ｔ ｌ ｖ ｌ ｇ ． ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ａｎ ｖ ｒａｉｎ ｃ ｎ ｂ ｏ ｔｏｌｄ ｆｏ － ２～３ Ｂ ｗ ｅ ａ ｉ ｔ ｓ ａ ｆ ｎ ｔ ｆｃ ｎ ｒ ｏ ｔ ｅ Ｔ ａ ｇ ｆ ｇ ｉ ａ ｔ ａ ｅ ｃ ｎ ｒｌ ＇ ｏ ｏ ｏ ａ ｈ ｉ ｏ ｅ ｉ ｍ ５ｄ ｈ ｎ
数字控制可变增益放大器AD8370及其应用
摘要：AD8370是美国AD公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高IP3和低噪声系数以及优良的失真性能和较宽的带宽，可以广泛应用于差分ADC驱动器、IF采样接收器、射频／中频放大中间级、SAW滤波器接口、单端差动转换器中。
文章介绍了AD8370的基本原理及应用设计方法。
关键词：AD8370；数字控制；可变增益；放大器１概述ＡＤ８３７０是美国ＡＤ(ＡＮＡＬＯＧＤＥＶＩＣＥＳＩＮＣ)公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高ＩＰ３和低噪声系数。
由于其具有优良的失真性能和较宽的带宽，所以特别适合作为现代接收器设计中的增益控制器件应用。
图１是ＡＤ８３７０的原理框图。
在宽输入动态范围应用中，ＡＤ８３７０可提供两种输入范围，分别对应于高增益模式和低增益模式。
它内部的一个７位衰减器在提供２８ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于２ｄＢ，而在２２ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于１ｄＢ。
ＡＤ８３７０的输入增益选择范围为１７ｄＢ，可输出低失真的高电平。
ＡＤ８３７０可通过在ＰＷＵＰ引脚上输入合适的逻辑电平来上电或者断电。
当关闭电源时，ＡＤ８３７０的消耗电流小于５ｍＡ，并可提供优良的输入输出隔离。
ＡＤ８３７０采用ＡＤＩ高速ＸＦＣＢ方法，因而可在宽带情况下提供高频率和低失真特性，其典型静态电流为７８ｍＡ。
ＡＤ８３７０可变增益放大采用的是密集的１６脚ＴＳＳＯＰ封装，工作温度范围为－４０℃～＋８５℃。
其主要特点如下：●差动输入为２００Ω；●差动输出为１００Ω；●噪声系数为７ｄＢ（最大增益时）；●频带宽度可从低频到７００ＭＨｚ（－３ｄＢ）；●具有４０ｄＢ的精确增益范围；●带有串行７位接口；●可通过管脚编程低、高增益，其中低增益范围为－１１～１７ｄＢ，高增益范围为＋６～３４ｄＢ；●输入动态范围很宽；●单电源可低至３Ｖ。
ＡＤ８３７０可应用于差动ＡＤＣ驱动器、ＩＦ采样接收器、射频／中频放大中间级、ＳＡＷ滤波器接口以及单端差动转换等领域。
可变增益放大器
改进型电路 电路特点：
v o R C (i2 i3 ) IE E R C th 2 k q T v in ( 1 th 2 k q T V c )
VCC
① 信号支路改为差分对
RC
RC
射极加反馈电阻
VO
Q Q2
Q3 Q4
扩大了线性范围
1
② 控制特性——
i5 Q5
VC
i6
Q6
Q6
电压 V c 控制信号电流 i 5 、i 6 Vin
输出电压为
q vo(i1i2)R CR C (IQis)th2kTV c
控制电压 V c 大小可改变增益 VC
Vcc
i1 i2
RC
RC
Q1
Q2
VO
电路优点：输出与信号电流成正比，无失真
(IQ + is)
实际电路
VC
Vcc RC Q1
VO
Q3
RC
信号电压 v i n
Q2
通过 Q 3
信号电流 is
Vin Q 3 的伏安特性有非线性
PIN
PIN二极管
夹有一层 本征半导体
PIN型二极管 特点
R( )
频率很高时（几十MHz以上）失去整流作用 受偏置电压（电流）控制的可变电阻
1K
受偏置电压（电流）控制的开关
600
200
PIN二极管的电阻特性
10
50 100 I正向 A
用PIN二极管构成可变增益放大器
典型电路
C
v in
RR
C
Lc C
典型芯片 AD8367—— 可变衰减器＋固定增益放大器
PIN二极管作为衰减器
负反馈电阻一般加在发射极（源极）
可变增益放大器原理
可变增益放大器原理可变增益放大器是一种能够通过调节增益值来放大信号的功放电路。
它在各种电子设备中都得到了广泛的应用，如音频设备、通信设备等。
可变增益放大器的原理主要包括信号输入、放大器、控制电路和输出等几个方面。
首先，信号输入是可变增益放大器的基础。
输入信号可以来自于外部的声音、图像等模拟信号源，也可以来自于数字信号处理系统等数字信号源。
输入信号需要经过一定的处理，以使其满足放大器的要求，如进行滤波、增益调整等。
接下来是放大器部分，可变增益放大器常采用放大器芯片来实现。
放大器芯片一般由多个晶体管或场效应管组成，通过对其工作点的调整，可以使电流增益变化，从而实现可变增益放大器的功能。
例如，当放大器芯片处于饱和区时，电流增益较大；当放大器芯片处于截止区时，电流增益较小。
放大器芯片根据输入信号的大小和放大倍数，通过放大信号的幅度来实现在输出端产生一个与输入信号幅度成正比的放大信号。
放大器芯片还可以通过调整其增益来改变输出信号的幅度。
往往可以通过改变偏置电压或者是改变反馈电阻的方式来实现对放大倍数的调节，从而达到改变输出信号幅度的目的。
然后是控制电路，控制电路主要负责调节放大器芯片的工作状态。
通过对控制电路中的电阻、电容等器件进行调整，可以改变放大器芯片的工作状态，进而实现对输出信号增益的调节。
控制电路可以通过外部电位器、旋钮等操作来实现对增益的调节，也可以通过自动控制电路来实现自动调节。
最后是输出部分，输出部分是可变增益放大器的最终输出信号的出口。
输出可以通过连接不同的外部设备来实现，如音箱、扬声器、显示屏等。
通过输出部分可以将被放大的信号传递给外部设备，从而实现信号的再生产、显示或者传输。
总之，可变增益放大器通过调节放大倍数来实现对信号的放大。
它通过信号输入、放大器、控制电路和输出等几个方面相互配合工作，来实现对信号的放大和调节。
可变增益放大器在实际应用中具有很高的灵活性和可调性，能够满足不同信号放大需求。
一种新颖的CMOS电流控制型可变增益放大器
都 被 看
较高 ， 又不 能运 用 到需要 低 电压驱 动 的 电路 中去 ， 因 此要 在 Ｃ ＭＯＳ工 艺 下 设 计 ＶＧＡ， 造 指数 函数 控 构 制 电路 的设 计是 必 要 展 开 式 的方 法 对 指 数 函数 进 行修 改 ， 即
（） ４ 又 Ｉ 一 Ｉ １ ｂ＋ Ｉ ＋ Ｉ ． ３
Ｉ 一 Ｉ ｂ＋ Ｉ ＋ Ｉ ．
若 Ｊ∈［ ． ７ ，． １ ］ 则 Ｔ ｙｏ ／ 一０ ５ ５ ０ ８ ５ ， ７ ａ ｌｒ级 数 和 指 数 函数 之 间 的误 差能 够控 制 到 ５ 以 内。它 的缺 点
是增 益 控制 范 围 比较 小 ， 通常 在 ２ ｂ左 右 。 ０ｄ
ｅ ≈ １４ ｘ －ｚ ＋ １ ． － ， ， ｚ ４ … ． （） １
图 １ 简化 Ｖ ＧＡ 电路 结构
Ｉ 一 ｃ ［ 一 。 （ｉ一 ） ｓ一 ；］ ｄ ． １
（ ３）
Ｉ 一 。 ［ 一 。一 。 （ （ 。 ） ｓ一 ． ｄ ５］ ２ 。
作 所 消 耗 的 功 率 不 超 过 １ｍｗ 。 仿 真 结 果 表 明 ， 输 入 控 制 电 流 误 差 为 ０ ５ｄ 的 范 围 内 ， ＶＧＡ 在 ． ｂ 该
的 增 益 控 制 范 围 可 以 达 到 ３ ０ ｄｂ， 用 于 各 种 模 拟 信 号 处 理 电 路 。 适
关 键 词 ： 变 增 益 放 大 器 ； Ｍ ＯＳ；自动 增 益 控 制 ； 数 发 生 电 路 ； 指 数 可 Ｃ 指 伪
中图分 类 号 ： ＴＮ ７ ２ 文 献标识 码 ： Ａ
可 变 增 益 控 制放 大 器 （ ＶＧＡ） 泛 应 用 于 各 种 广
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《中国有线电视》2007(18)CH I N A D I GI T AL CABLE T V・开发与应用・中图分类号:T N943.6 文献标识码:B 文章编号:1007-7022(2007)18-1700-03一种可变增益控制放大器□田 获(思科上海科学亚特兰大有限公司,上海200233)摘 要:通过对目前有线电视分配网络中放大器的增益和斜率控制所使用的各种方法进行分析和比较,提出了一种新的控制方案,就该方案中使用的新器件和一种可变增益控制(VGC)放大器的具体实现方法作了介绍,其中包括这种放大器的主要特点和整机设计要点。
关键词:有线电视;可调式步进衰减器;可调式步进均衡器;可变增益控制A Var i a ble Ga i n Con trol(VGC)Am pli f i er□TI A N Huo(Scientific A tlanta of Shanghai CO.,L td(a C I SCO Company),Shanghai200233,China) Abstract:Firstly,analysis and comparis on of the methods which are used t o contr ol the gain and sl ope of thea mp lifier f or CAT V distributi on net w ork syste m are p resented in this paper.Then,a ne w contr ol sche me isbr ought for ward.Several ne w devices used in the sche me,a Variable Gain Contr ol(VGC)Amp lifier and its realizing method are als o p resented,including the main features and essential designs of the a mp lifier.Key words:CAT V;adjustable stepp ing attenuat or;adjustable stepp ing equalizer;variable gain contr ol1 引言目前有线电视HFC网络中仍使用大量的放大器、光站(光接收机和光发射机)、调制器等各种信号传输和分配设备,为使系统和设备处于最佳工作状态,且能得到最合适的输入输出信号电平,就需要用到衰减器来控制放大器部分的增益和输入输出电平,用均衡器来补偿因电缆引起的放大器斜率变化,而对增益和斜率的控制有手动和自动两种方式,本文仅就手动增益和斜率的控制进行讨论。
2 常用的增益和斜率控制器件及方法(1)固定式衰减器和均衡器固定式衰减器和均衡器具有衰减值和均衡值明确直观、数值稳定的优点,但是,一个衰减器或均衡器只能有一个确定的衰减值或均衡值,如果要涵盖所有常用的衰减值和均衡值(例如0～15d B),就要有各种不同值的衰减器或均衡器,这就造成在设备现场调试时因备件不足而造成的不便,这是它的缺点。
(2)可变式衰减器和均衡器可变式衰减器和均衡器具有衰减值和均衡值连续可调的优点,但衰减值或均衡值无法直接显示出来,必须借助仪器才能得到所需要的值,且其内部碳膜片的频繁磨损可能造成数值不稳定,这是它的缺点。
(3)P I N二极管或集成电路组成的衰减器和均衡器目前,在欧洲市场上出现了一种用单片机和P I N 管及集成衰减器来组成增益和斜率控制的放大器,称作者简介:田 获(19512 ),男,工程师,从事光电(Op tical and RF)产品设备的研发工作,E-mail:huo.tian@。
0071为电子增益控制(EGC )放大器,这种放大器是通过软件和相应的硬件,使用手持式终端,通过插座连接放大器来实现对各级的增益、斜率和工作状态进行控制的,它无需拥有大量的固定、可变衰减器和均衡器等备用件和附件,因此EGC 放大器的许多人性化的控制功能受到了越来越多的用户欢迎。
但是,这些功能实现所需投入的开发费用是可想而知的,在选择合适的硬件配置的同时,还得编写和调试大量的相应软件,电路就变得非常复杂,而复杂的电路(主要是数字电路)又会对高频率、高增益的宽带放大电路的设计带来很大的难度,极易引起放大器的自激震荡。
要想将数字控制部分与射频电路部分之间的相互干扰减到最小,就得使用多层(4层以上)的印制板,这又使成本提高,即使使用了多层板,还要对电路排布作最合理的设计,才能使机器正常稳定地工作。
那么,是否有一种既能吸取现有方法的优点、克服它们的缺点,而又能方便地对机器进行控制的其他方法呢?回答是肯定的,以下介绍一种新的控制器件以及用它设计成的放大器。
3 一种新的增益和斜率控制器件这种被称为可调式步进衰减器或可调式步进均衡器(已申请专利,申请号:200710043550.1;200720072267.7;200710043549.9;200720072266.2)的器件,以1d B 为步进,有明确的数值显示。
它们采用类似旋转拨动开关的机械结构,将一周360°均分为16等分,在每一等分上分别装有从0～15d B 的电阻衰减网络,若在自身的印制板上加上相关外围电路就形成了均衡器,通过转动手柄就可方便地得到0～15d B 内的任意一个确定的衰减值或均衡值,而无需配备大量的附件和备件,也无需通过软件来控制,且能与目前常用的固定衰减器兼容。
它们有着良好的射频特性,输入、输出阻抗始终保持75Ω。
以可调式步进衰减器为例,在整个0～15dB 变化范围内、在5～1000MHz 的频宽内参数为:插入损耗<0.5dB ,平坦度<±0.25dB ,反射损耗>18dB ,这就给应用本器件来设计高性能的产品带来了很大的方便,以下是可调式步进衰减器和可调式步进均衡器的电原理图、外观图和电性能效果图。
3.1 电原理图(1)电阻衰减网络电原理图(见图1)(2)862MHz 均衡器外围电路电原理图(见图2)(3)电阻衰减网络阻值表(计算值,仅供参考)见表1。
图1 电阻衰减网络电原理图图2 862MHz 均衡器外围电路图表1 电阻衰减网络阻值表衰减值/d BR1R200/14.3265028.60323312.8212416.8157521.0124624.0100728.683.2832.371.0935.860.81038.852.61142.245.91244.940.21347.5835.321450.031.01552.3427.563.2 外观图(见图3)图3 可调式步进衰减器(或均衡器)外观1071《中国有线电视》2007年第18期 田 获:一种可变增益控制放大器3.3 电性能效果图(1)衰减器(见图4)图4 可调式步进衰减器电性能效果图(2)均衡器(见图5)图5 可调式步进均衡器电性能效果图4 一种可变增益控制(VGC )双向放大器4.1 电路框图(见图6)图6 VGC 双向放大器电路框图4.2 主要特点(1)整个放大器的衰减器和均衡器均采用可调式步进衰减器和可调式步进均衡器,只要转动手柄就能以方便快捷、明确直观的方式进行各级的增益和斜率控制,级间采用0～7.5d B 、每0.5dB 步进的衰减器,以减小第二级模块可能因衰减过大而造成的失真。
(2)各级放大模块的性能和增益都要经过选择和计算,以保证整机的噪声和失真指标,这里第一级增益为15d B ,第二级增益为12dB ,第三级增益为21dB (PHD ),带宽均为1GHz 。
整机的总增益可达40d B ,如不想要这么大的增益时,可通过拨动开关,关掉第一级模块,使整机的总增益变为28dB 左右,而噪声和失真指标不会受到大的影响。
(3)整机的设计带宽为1GHz,若带宽为862MHz,选用不同带宽的均衡器即可。
(4)选用不同分割频率的双工滤波器和高、低通滤波器,可用于不同分割频率的系统要求。
(5)当选用应答器后,整机可具有网管功能,通过下行的RX 信号和上行的T X 信号对机器的部分工作状态进行监控,也可对反向三态开关(0,6d B,∞)进行控制。
(6)在正向通道中加入高通滤波器(HPF )和低通滤波器(LPF ),在反向通道中加入低通滤波器(LPF )。
4.3 整机设计要点(1)由于整机的增益很高,频带很宽,很容易自激或使高端的频响变差,关键是要提高正反向通道的隔离性能,一般至少要求正反向通道总的隔离度大于正反向通道总的净增益,才有可能保证整机不会自激,提高隔离度的方法有:①提高接插附件(如双工滤波器、高低通滤波器和耦合器等)本身的隔离性能;②合理排布印制板,从物理上增强正反向通道和输入输出间的隔离性能;③加强正反向通道和输入输出间的屏蔽和接地;④在正向通道加入高通滤波器以抑制低端的串入信号,加入低通滤波器以抑制高端带外(>1GHz )的杂散信号,在反向通道加入低通滤波器以抑制高端的串入信号。
⑤双工滤波器等部件应尽量设计成卧式的,否则容易造成输入输出级之间的反馈而引起自激。
(2)要使机器在整个频段内有良好的频响,首先要调整好反射损耗指标,建议在提高接插附件本身的阻抗匹配性能的同时,对整机进行分段设计和调整,使各级的输入输出反射指标最佳,这对改善高端的频响效果尤为显著。
5 结束语以上介绍了可变增益控制放大器的概念和实现方法,其实这种放大器也可直接作为光站的射频平台,而可调式步进衰减器和可调式步进均衡器也可应用于对其他CAT V 设备的控制。
[收稿日期:2007207205]2071田 获:一种可变增益控制放大器 《中国有线电视》2007年第18期。