高性能VGA芯片AD8367原理及應用

1、高性能vga芯片ad8367原理及應用ad8367是ad公司推出的新型vga芯片,該芯片采納單端輸入 單端輸出方式,可在500mhz以下的隨意頻率下穩(wěn)定工作 文中介紹了ad8367的特點 工作原理及用法注重事項,并在此基礎(chǔ)上給出了幾種典型應用1 主要特點ad8367是ad公司推出的一款可變增益單端if,它用法ad公司先進的x-amp結(jié)構(gòu),具有優(yōu)異的增益控制特性 因為在片上集成了律方根檢波器,因此,它也是全球首枚可以實現(xiàn)單片閉環(huán)agc的vga的芯片 該芯片帶有可控制線性增益的高性能45db可變增益放大器,并可以在隨意低頻到500mhz的頻率范圍內(nèi)穩(wěn)定工作ad8367具有以下主要特點:單端輸入 單

2、端輸出;輸入阻抗為200 輸出阻抗為50;3db帶寬為500mhz;輸入端為零電平常,輸出端電平為電源的一半,且可調(diào);具有增益控制特性挑選和功耗關(guān)斷控制功能;片上集成了律方根檢波器,可以實現(xiàn)單片agc應用;增益控制特性以db成線性;可以通過外部將工作頻率擴展到隨意低頻2 工作原理ad8367的功能框圖1所示,該芯片主要由可變衰減器 固定增益放大器和律方根檢波器組成 它的輸入級是總衰減量為45db的可變衰減器,其中包含一個200單端梯形網(wǎng)絡和一個高斯內(nèi)插器 該電阻網(wǎng)絡由每級衰減量為5db的9級衰減網(wǎng)絡組成,并可由高斯內(nèi)插器挑選衰減因子,每級梯形網(wǎng)絡以固定的分貝數(shù)衰減輸入信號 當衰減量不是5db的

3、整數(shù)倍時,在控制電壓的作用下,相鄰兩個衰減節(jié)點均會導通,通過離散節(jié)點衰減的加權(quán)平均值來獲得與控制電壓相對應的衰減量,并以這種方式獲得平滑 單調(diào)的衰減特性 它在大于40db的增益控制范圍內(nèi),工作頻率為200mhz時,可提供優(yōu)于%26;177;0.5db的線性誤差,而在400mhz時可提供優(yōu)于%26;177;1db的線性誤差緊跟衰減器的是固定增益放大器,該放大器主要用于保證ad8367具有42.5db的增益和500mhz的帶寬,它事實上是一個具有100 ghz增益帶寬積的,因此,當其工作在高頻時,仍具有良好的線性度ad8367在輸出端集成了一個律方根檢波器,可檢測輸出信號電平并與內(nèi)部設置的354m

4、vrms電平(對應于1vp-p的正弦波)相比較 當輸出電平超過內(nèi)部設置電平常,將產(chǎn)生一個差值 用接在deto腳和地之間的外部電容cagc(包括5pf的內(nèi)建電容)對該電流舉行積分可產(chǎn)生與接收信號強度成比例的rssi電壓,這樣,在agc應用時,該電壓可以用作agc控制電壓ad8367最適合工作在200阻抗系統(tǒng),并可通過電阻或電抗無源網(wǎng)絡來實現(xiàn)與其它通用阻抗系統(tǒng)(從系統(tǒng)的50到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的1k)的轉(zhuǎn)換 普通狀況下,轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡的設計挑選取決于特別的系統(tǒng)要求,如帶寬 回損 噪聲系數(shù)和肯定增益范圍等ad8367內(nèi)含無源可變衰減器和固定增益放大器,其電路噪聲和失真性能均是增益和控制電壓的函數(shù),且輸入折合噪聲隨

5、衰減量成比例增強 電路在最大增益時具有最小為7.5 db的噪聲系數(shù),增益每降低1db,噪聲系數(shù)增強1db 在接收系統(tǒng)中,假如接收到的信號很弱,則會有最大增益和最小噪聲系數(shù);而當接收到的信號電平較高時,系統(tǒng)將具有較低的增益和較大的噪聲系數(shù) 因此,電路噪聲系數(shù)隨增益的變幻不會對系統(tǒng)造成顯然的影響 電路的失真性能與噪聲性能相類似 當ad8367工作在200源阻抗系統(tǒng)時,它的輸出級是一個低輸出阻抗電壓緩沖器,此時具有50阻尼電阻,可以降低對負載電抗和寄生參數(shù)的敏感性3 典型應用3.1 通用vga放大器ad8367是一款通用型vga放大器,適合于大控制范圍的壓控增益應用 因為其具有從隨意低頻到500 m

6、hz的工作帶寬,它不但可以處理高達500mhz的高頻信號,而且可以通過頻率擴展來適應音頻系統(tǒng) 圖2所示是ad8367在vga工作時的基本銜接電路 圖2中,電路增益av與控制電壓vgain成正比 因為ad8367的增益控制率為50db/v,所以,在vgain以v為單位時,電路增益av可由下式計算:av=50vgain-5當電路的線性增益控制范圍為-2.5db42.5db時,從上式可以推算出vgain所對應的取值范圍為50mv950mv將chp 銜接到抵消信號路徑dc平衡變幻的內(nèi)部漂移控制環(huán),可設置信號通道的高通截止頻率 在不用法該電容時,可由內(nèi)部電容提供一個500khz的缺省高通截止頻率 chp

7、與高通截止頻率的關(guān)系式為:fhp=10/(chp+0.02)式中,fhp的單位為khz,chp的單位為nf 這樣,只要增大chp的值就可以將ad8367擴展應用到音頻領(lǐng)域3.2 用作agc放大器利用內(nèi)部集成的精確律方根檢波器,ad8367可以便利地配置成單片agc放大器,其基本銜接3所示 ad8367用作agc放大器時,需挑選反向增益控制模式 當輸出信號的有效值超過354mv時,檢波器將以20mv/db的比例從deto端輸出與輸入信號成比例的rssi電壓 將該rssi電壓作為agc控制電壓加到增益控制端gain,便可構(gòu)成控制率為20mv/db的容易單片agc放大器 當用法低于5v電源時,檢波器

8、的輸出起點和比例都不會發(fā)生變幻,即電源電壓在2.7v5.5v的范圍內(nèi)變幻時,電路的agc特性能夠保持不變按圖3的銜接方式,在大于35 db的輸入范圍內(nèi)可以獲得優(yōu)于0.1db的控制線性度 電路的時光常數(shù)agc可容易地由agc電容cagc設定 實際上,agc是由agc電容cagc和10k的片上等效電阻ragc共同作用的結(jié)果 所以,時光常數(shù)如下:agc=ragccagc需要解釋的是:采納誤差積分技術(shù)的agc環(huán)存在一個共同的弱點,當用一個逐漸增大的信號驅(qū)動時,agc控制電壓增強會降低增益 當增益降低到它的最低值后,與輸入成比例的控制電壓增強將對增益不產(chǎn)生影響,因而將造成輸入過載 事實上,用ad8367

9、配置成的agc放大器也存在輸入過載的問題 因為它的最小增益為-2.5db,因此,輸入幅度超過起控點2.5db以上的輸入都會造成過載,也就是說,輸入信號功率超過+6.5dbm均會造成輸入過載 因此,實際用法時,最好將最大輸入電平控制在低于過載電平5db處,以形成一定的過載庇護帶 在agc應用時,同樣可以通過頻帶擴展應用到音頻領(lǐng)域,當chp高至1f時,電路便可處理頻率低至10hz的音頻信號 將圖2中的chp c4 cagc的取值改為1f后即可構(gòu)成一款高穩(wěn)定 低失真的音頻穩(wěn)幅電路當需要的agc起控點不同于電路內(nèi)部的設定值時,應用法外部檢波器 利用輸出端檢出的直流電平經(jīng)放大 分壓后加到增益控制端,便可獲得需要的agc起控點3.3 信號功率檢測應用用法律方根檢波器的另一個益處是其輸出作為rssi電壓來反映信號功率,從而實現(xiàn)任何給定源阻抗的肯定功率測量 因此,ad83