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    增益可变放大器【数字控制可变增益放大器AD8370及其应用】

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    数字控制可变增益放大器AD8370及其应用

    数字控制可变增益放大器AD8370及其应用 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。A D8370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。

    2 应用设计 2.1 电路的基本连接方法 图2是AD8370的基本接线图。其中,供电电压范围为2.7V~5. 5V,但应注意,为管脚VCCO和VC-CI供电时应使用一个0.1μF低感 应系数的表面贴陶瓷电容构成的电源退耦电路,而且退耦电容应该尽可能地靠近 AD8370。实际上,更有效的退耦方法是给供电电源并联一个100pF电 容和一个磁珠。

    AD8370主要是针对差动信号电路应用而设计的。由于差动信号设计 能改善正常状态的谐波抑制,同时可以提高共模抑制能力,因此,必须使该器件 的驱动和负载处于平衡状态,这就要求每个输入或者输出管脚的共模电阻值要平 衡。如果使用非平衡电源供电,就会降低该器件的共模抑制比;
    而如果使用非平 衡负载,则会增加谐波失真。总之,即使AD8370在不平衡状态下工作,仍 具有比较良好的工作性能,但最优化设计还是尽可能将其处于平衡工作状态。

    AD8370是一个性能优良的可变增益放大器,其增益控制传输功能对电 压增益呈线性关系。在低增益端,增益斜率较陡,提供的增益控制功能也较粗;

    而在高增益端,由于dB采用阶梯式减小方式,因此可提供精确的增益调节能力。

    线性电压增益可以由下式给出:
    Av=增益码×系数×  1+(前级放大器增益-1)×最高有效位  其中,Av是线性增益,增益码指的是数字增益控制字减去最高有效位后 的值,系数值为0.055744 V/V,前级放大器增益为7.07945 8 V/V,最高有效位指的是八位控制字的最高位。2.2 数字接口 AD8370的数字控制端口采用标准的TTL接口,当LTCH管脚保 持低电平时,八位控制字以串行的方式写入,DATA管脚的数据在CLCK信 号的每个上升沿读取,图3所示为数字控制接口时序,各个时间参数的典型最小 值如表1所列。

    表1 串行编程时间参数 2.3 单端差动转换 AD8370主要用于差动信号接口,但实际上,也可以用来作为单端差 动转换,方法简单易行。只要把没用到的输入管脚通过一个电容对地短接即可。

    图4所示是一种单端差动转换电路的连接图。当使用单电源供电时,即使差动平 衡条件不成立,其失真性能和增益精度还是能满足绝大多数应用的要求。

    图5 3 AD8370的评估板 利用AD8370的评估板可通过标准的50Ω测试装置来对其作快速 测试,其电路原理如图5所示。图中,变压器T1和T2用于将50Ω源阻抗和 负载阻抗转换成所要求的输入和输出电平。与该评估板相配套使用的是评估板软 件,该软件的主要功能是从计算机给出串行增益控制信号。该评估板通过一条电 缆与计算机的并口相连,使用时只要在控制软件中适当地调节滚动条就可以自动 地实现AD8370的更新设置。

    4 小结 AD8370是美国AD公司推出的一种低成本、数字控制可变增益放大 器,本文主要介绍了它的基本原理、电路连接、数字接口、单端差动转换及其评 估板的使用方法。由于AD8370具有良好的工作性能,因而在通信、视频传 输等领域将得到广泛应用。

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