可变增益放大器

可变负载 Ic1 可变增益放大器1
输出
Q7 Ic2
输入—— 差分放大器 Q8 , Q9 基极
偏置—— Q6 ,Q7镜像电流源
改变增益方式——放大器偏置电流受 Ic2 控制
前置中放特点：
二极管 Q1,Q2 Q3,Q4 ,Q5 镜像电流源
二极管电流受 I c1 控制
输
入
二极管等效电阻受 Ic1 控制
iD
单端输入方式， 输入阻抗为 Zin 200 。 片内带有平方律检波器 单电源供电2.7V~5.5V。
控制 内部结构：
电压
高 斯内 插 器
gm
gm
输入
0dB -5dB -10dB
200
-45dB
电阻梯形网络
42.5dB
输出缓冲 输出
电阻网络5dB的衰减步进，总衰减为45dB
后置放大器具有42.5dB的固定增益 跨导级取加权平均，实现连续平滑的衰减功能 Gain(dB)= 50 VGAIN 5 （增益增加模式） Gain(dB)= 45 50 VGAIN （增益减小模式）
改变偏置电流 I EE可以线性地控制放大器的增益
放大器的线性性能分析
输出电压为
q vo (i1 i2 )RC IEE RCth 2kT vin
Vin 26mV时，输出与输入间才呈线性关系 RC
Vcc i1 i2
RC
描述放大器非线性失真的主要的指标
增益1dB压缩点 Pin1dB
三阶互调失真比 IM 3
前置
中放
输入
VD 前置中放等效电路
前置中放 VCC
前置 中放
R1 R2
输出
Q1
Q2
Q3
Q4 Q5
可变负载 Ic1
Q1 , Q2
等效电阻
结论：AGC电流控制放大器负载，改变增益
11.4.4 模拟乘法器控制放大器增益
结构图：
模拟乘法器电路图：
控制电压Vc
Vin
前置 放大器
Vo
后置 放大器
VCC RC Q1 Q2
放大器 Vin
Vout
可变衰减器
交流等效图
RR
gmvin
RPIN
RL
gmvin 晶体管等效电流源 RPIN电压控制可变衰减器
2、可变衰减器——带抽头的 R 2R 结构的电阻梯形网络
结构图
控制电压Vc
S选择可变抽头
Vin
特点：
Vout
Vin 固定增益 放大器
S
Vout
后置 放大器
① 控制电压选择不同的电阻抽头
Vin
VO
Q1
Q2
RE RE
由双极型晶体管差分放大器的幂级数展开式 IEE
Vc
IM 3
3 4
a3 a1
Vim2
3 4
11 (
3 2VT 1
)2
Vim2
1 Vim2 16 VT2
其中 VT 26mV
2VT
Vim1dB
0.145 a1 a3
发射极加反馈电阻 RE 可扩展线性范围
信号电流 is 从发射极注入
当 Vc 4VT 时
i5 全流入Q2 增益最大
i6
Q3
IEE
i1
i5 i2
当Vc 0 时，电流平均分配，增益下降 6dB
当 Vc 4VT 时，增益
0
VC -4VT 0 4VT
11.4.2 改变放大器负反馈控制增益
负反馈电阻一般加在发射极（源极）
电压控制——负反馈电阻值
VCC
电路特点：
源极并联场效应管 Q3 和 Q8 Q3 Q8 工作于可变电阻区 Vin
gm 单元
高斯内插器
AD8367
模式
控制电压
偏置
平方律 检波器
电源 使能 输出
地
增益连续可变范围为-2.5dB ~ 42.5dB。 3dB带宽为500MHz。 增益控制具有增、减两种模式 控制电压与增益（dB值）成线性关系 增益控制灵敏度为20mv/dB， (或50dB/v) ， 控制电压范围为50mv~950mv。
Q5
只要控制电压连续，
Vin
RE
v 则可以连续的控制输出信号 大小 o
VO
RC
Q3 Q4
VC Q6
RE
IEE
11.4.5 电压控制可变衰减器 电压控制可变衰减器＋固定增益放大器
可变增益放大器
1. PIN二极管作为衰减器
PN
普通二极管
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
11.4.1 改变放大器偏置控制增益
信号 vin 从 基极注入
晶体管集电极电流为
Vcc
i1 i2
RC
RC
i1
I EE 2
(1 th
q 2kT
vin )
i2
I EE 2
(1 th
q 2kT
vin )
VO
Q1
Q2
Vin
RE E
IEE
Vc
q 输出电压为 vo (i1 i2 )RC IEE RCth 2kT vin
等效电阻：
控制
电压
Ron
nCox
W L
1 (VGS
Vth )
控制电压加在栅极
Q1 Q2
Q3 Q4 Q5
VO Q6 Q7
Q8 Q9 Q10
11.4.3 改变负载控制放大器增益
中放系统结构：
前置中放 三级主中放
前置 中放
输 入
前置中放 VCC
Q1
Q2
Q3
Q4 Q5
三级主中放
Q8 Q9
Q6 偏置
23
主中放特性：
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
vin
RR
C
Lc C
Lc
RL
C
PIN
Lc
C
AGC电流
VEE
C——高频旁路电容 Lc高频扼流圈 AGC电流——PIN二极管偏置电流 晶体管直流偏置
结构图
控制电压Vc
改进型电路 电路特点：
vo
RC (i2
i3 )
IEE RCth
q 2kT
vin (1 th
q 2kT
Vc )
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 Vc 控制信号电流 i5 、i6 Vin
RE
RE
在两对晶体管间的分配
输出电压为
q
RC
vo (i1 i2 )RC RC (IQ is )th 2kT Vc
Q1
控制电压 Vc大小可改变增益 VC
电路优点：输出与信号电流成正比，无失真
Vcc i1 i2
RC Q2 VO
(IQ + is)
实际电路
VC
Vcc RC Q1
VO
Q3
RC
信号电压 vin
Q2
通过 Q3
信号电流 is Vin Q3 的伏安特性有非线性
②衰减是步进的
③增益、噪声、互调失真 三者关系
NF
输出IM3
增益
电阻多－衰减大－增益小－噪声大
电阻衰减器无非线性， 非线性仅由后接放大器引起 AGC目的是保持输出恒定，因此，无论衰 减量如何设置，后置固定增益放大器的 输入电平必然相同，
典型芯片 AD8367—— 可变衰减器＋固定增益放大器
输入
9级5dB步进衰减电阻梯形网络