精品文檔-下載后可編輯基于AD8367的壓控增益放大系統(tǒng)設(shè)計-新品速遞引言

通信接收機(jī)的任務(wù)是從眾多的電波中選出有用信號，并放大到解調(diào)器所要求的電平值后再由解調(diào)器解調(diào)，將頻帶信號變?yōu)榛鶐盘?。由于傳輸路徑上的損耗和多徑效應(yīng)，接收機(jī)接收到的信號是微弱且又變化的，為保證信號還原或處理結(jié)果的可靠性，在接收機(jī)中頻電路中通常都設(shè)計有自動增益控制(AGC)功能，使射頻信號在接收機(jī)的中頻輸出穩(wěn)定在一個固定的電平上。

同時進(jìn)入接收機(jī)的除了信號還伴隨著許多干擾，這些干擾信號強(qiáng)度往往遠(yuǎn)大于有用信號。GSMR是專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式的無線通信系統(tǒng)，它是一個網(wǎng)絡(luò)，需要良好的信號接收，因此有必要辨別干擾并排除干擾，綜合以上兩點(diǎn)考慮，為了排除干擾，接收機(jī)首先需要中頻段信號有增益，但與通常接收機(jī)不同的是，這個增益需可控而非自動控制，從而能知道信號放大倍數(shù)，以方便辨別出干擾信號。

芯片介紹

AD8367是高性能的45dB可變增益放大器，它是線性增益控制，工作范圍從低頻到幾百兆的高頻。由于采用AD公司的X-AMP結(jié)構(gòu)，增益響應(yīng)的范圍、平滑性和準(zhǔn)確度都非常理想。適合作為中頻壓控增益放大器。圖1是它的結(jié)構(gòu)圖。

輸入端采用9級，200的阻抗梯型網(wǎng)絡(luò)。每有5dB損耗，提供總共45dB的衰減。衰減網(wǎng)絡(luò)放在42.5的固定增益反饋放大器后面。這個放大器的增益帶寬100GHz，即使在高頻也有很高的線性。100MHz時，輸出三階截點(diǎn)是+20dBV（+27dBm,200阻抗），模擬增益控制信號輸入是20mV/dB，從50mV到950mV。增益控制分兩種模式：增益上升模式（MODE管腳高電平）和增益下降模式（MODE管腳低電平）。示意圖為圖2。

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，必須在輸入輸出端口加阻抗匹配網(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，這種匹配網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是插入損耗小且駐波小，但是只能針對某一特定頻率做窄帶匹配。圖3為140MHz時的輸入輸出阻抗匹配圖。70MHz和10MHz時的匹配網(wǎng)絡(luò)元件值如圖4。

同時，兩個AD8367級聯(lián)在一起，中間加阻抗平衡網(wǎng)絡(luò)。

這個網(wǎng)絡(luò)會帶來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)成一個過載保護(hù)電路，使5引腳GAIN電壓的輸入不會超出1V，以增強(qiáng)電路穩(wěn)定性。

圖6為兩級放大器級聯(lián)的電路示意圖。

增益控制調(diào)整

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

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

當(dāng)50Pin≤40dbm時，Ap=0db，8Pout≤2dbm。當(dāng)60Pin≤50dbm時，Ap=10db，8Pout≤2dbm。當(dāng)70Pin≤60dbm時，Ap=20db，8Pout≤2dbm。當(dāng)80Pin≤70dbm時，Ap=30db，8Pout≤2dbm。當(dāng)90Pin≤80dbm時，Ap=40db，8Pout≤2dbm。當(dāng)105Pin≤90dbm時，Ap=40db，25Pout≤8dbm。

線性特性與失真

圖7為增益下降模式時，頻率為70MHz的信號的波形圖。（a）為輸入信號圖，（b）為VGAIN=0.5V時輸出的信號圖，（c）為增益時放大后的信號圖。（d）為二級放大后的信號圖

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

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

結(jié)束語

本文介紹了一種基于AD8367的中頻放