基于基于AD8367的压控增益放大系统设计的压控增益放大系统设计
本文主要介绍一种基于AD8367的压控增益放大系统设计,感兴趣的朋友可以看看。
引言
通信接收机的任务是从众多的电波中选出有用信号,并放大到解调器所要求的电平值后再由解调器解调,将频带信号变为基带
信号。由于传输路径上的损耗和多径效应,接收机接收到的信号是微弱且又变化的,为保证信号还原或处理结果的可靠性,在
接收机中频电路中通常都设计有自动增益控制(AGC)功能,使射频信号在接收机的中频输出稳定在一个固定的电平上。
同时进入接收机的除了信号还伴随着许多干扰,这些干扰信号强度往往远大于有用信号。GSMR是专门为满足铁路应用而开发
的数字式的无线通信系统,它是一个精确网络,需要良好的信号接收,因此有必要辨别干扰并排除干扰,综合以上两点考虑,
为了排除干扰,接收机首先需要中频段信号有增益,但与通常接收机不同的是,这个增益需精确可控而非自动控制,从而能知
道信号放大倍数,以方便辨别出干扰信号。
芯片介绍
AD8367是高性能的45dB可变增益放大器,它是线性增益控制,工作范围从低频到几百兆的高频。由于采用AD公司最新的X-
AMP结构,增益响应的范围、平滑性和准确度都非常理想。适合作为中频压控增益放大器。图1是它的结构图。
阻抗匹配输入端采用9级,200 的阻抗梯型网络。每一级有5dB损耗,提供总共45dB的衰减。衰减网络放在42.5的固定增益反
馈放大器后面。这个放大器的增益带宽100GHz,即使在高频也有很高的线性。100MHz时,输 出三阶截点是
+20dBV(+27dBm,2 00 阻抗),模拟增益 控制信号输入是20mV/dB,从50mV到950mV。增益控制分两种模式:增益上升模
式(MODE管脚高电平)和增益下降模式(MODE管脚低电平)。示意图为图2 。
AD8367的输入输出特征阻抗均为200欧姆。而要在特征阻抗为50 的系统中使用AD8367,必须在输入输出端口加阻抗匹配网
络。一般的接收机中频带宽都比较窄,采用纯感抗和容抗元件最好,这种匹配网络的特点是插入损耗小且驻波小,但是只能针
对某一特定频率做窄带匹配。图3为140MHz时的输入输出阻抗匹配图。
70MHz和10MHz时的匹配网络元件值如图4。
同时,两个AD8367级联在一起,中间最好加阻抗平衡网络。
这个网络会带来3db的衰减,通常用图5的50欧姆平衡网络。
需要注意的是,除了加去耦电容电感,阻抗匹配外,AD8367的增益控制电压范围是从0~1V,一种方便的方法是采用数字电位
器,在其使能端加上拉电阻,控制电压输出在0~1V。另外,为了保护放大器,在电压控制端加三极管控制,用该三极管构成
一个过载保护电路,使5引脚GAIN电压的输入最大不会超出1V,以增强电路稳定性。控制电压范围
图6为两级放大器级联的电路示意图。
若需要的信号增益波动范围在40db内,如40~80db,则只用一级电压控制增益即可。另一个固定增益为40db。这是因为,放
大器的三阶交调失真点是固定的,信号幅度越大,则失真的可能性就越大,因此把40db的固定放大器放在后面。前一个作为
电压控制增益放大器。增益控制调整
假如接收机输出的信号幅度要求有确定范围,比如在 35dbm~4dbm范围内波动。则可以据此确定中频放大的增益范围,实验
中设定为40~80db。再由接收的信号电平大小确定增益的转变。下面是实测得到的数据:
当 50<P in ≤ 40dbm时, Ap=0db, 8<P out ≤2dbm。
当 60<P in ≤ 50dbm时, Ap=10db, 8<P out ≤2dbm。
当 70<P in ≤ 60dbm时, Ap=20db, 8<P out ≤2dbm。
当 80<P in ≤ 70dbm时, Ap=30db, 8<P out ≤2dbm。
当 90<P in ≤ 80dbm时, Ap=40db, 8<P out ≤2dbm。
当 105<P in ≤ 90dbm时,Ap=40db, 25<P out ≤ 8dbm。
线性特性与失真
图7为增益下降模式时,频率为70MHz的信号的波形图。(a)为输入信号图,(b)为V GAIN =0.5V时一级输出的信号图,
(c)为增益最大时一级放大后的信号图。(d)为二级放大后的信号图
我们 用接收仪测得的数值如下:输入 67dBm, 57dB m, 4 3dBm时,在同样的控制电压 V GAIN =0V的情况下,一 级输出