可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)用于多種遠(yuǎn)程檢測(cè)和通信設(shè)備中,能夠?yàn)樾枰邉?dòng)態(tài)范圍的信號(hào)鏈提供出色的性能。從超聲波、雷達(dá)、激光雷達(dá)、無(wú)線通信到語(yǔ)音分析等應(yīng)用都利用VGA來(lái)提供杰出的性能。
可變?cè)鲆娣糯笃髟?/div>
模擬電路需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大或衰減,這一功能可由可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA)實(shí)現(xiàn)。它在無(wú)線通信的收/發(fā)信機(jī)模擬前端中,起著至關(guān)重要的作用。圖 1 是用于 GPS 的接收機(jī)模擬前端圖。處于基波頻率的 VGA 補(bǔ)償射頻模塊和中頻模塊的增益衰減;VGA 將輸出信號(hào)放大到 A/D 轉(zhuǎn)換器需要的幅度。AGC 環(huán)路改變接收機(jī)的增益,調(diào)整各級(jí)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍,穩(wěn)定輸出信號(hào)功率的作用。
對(duì)于 VGA 電路,IIP3 和 THD 是重要的指標(biāo),因?yàn)樗妮敵鲂盘?hào)幅度很大。其次,為了實(shí)現(xiàn)寬增益范圍調(diào)節(jié),同時(shí)保持不同增益輸入功率下恒定的輸出建立時(shí)間,要求 VGA 的增益與控制電壓成 dB 線性。VGA 增益步長(zhǎng)越小越 ,則對(duì) ADC 的要求越降低。在文中,數(shù)字控制的 VGA 電路提供了 30 dB 的增益控制范圍,使用 7b 控制增益大小,所耗面積和功耗小。
可變?cè)鲆娣糯笃麟娐穲D設(shè)計(jì)
如圖所示為壓控增益放大電路:
利用場(chǎng)效應(yīng)管柵極電壓與漏-源極電阻RSD之間成近似對(duì)數(shù)關(guān)系可構(gòu)成壓控增益放大器。該電路采用集成芯片LM307作為放大電路,采取反相輸入形式。
由圖(a)可知,RSD與R1組成分壓電路(對(duì)Vi分壓)。4個(gè)1N914二極管的管壓降與電阻R5的壓降之和等于場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電壓VG。該VG與控制電壓VC呈非線性關(guān)系,但控制電壓VC與放大器增益的衰減量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖(b)所示。
由圖(b)可知,控制電壓VC越大,放大器增益的衰減量越小,即當(dāng)VC≥7V時(shí),放大器的增益最大(衰減最小);當(dāng)VC=0V時(shí),放大器增益的衰減量最大(增益最小)。
圖(a)所示電路增益的最大值和最小值為:
當(dāng)VC≥7v時(shí),增益的最大值為:Avmax=-R3/(R1+R2)。
當(dāng)VC=0V時(shí),增益的最小值為:Avmin=-R3/(R2//RSD+R1)。
電路的上限截止頻率取決于R1和場(chǎng)效應(yīng)管極間電容所構(gòu)成的低通濾波器。對(duì)于圖(a)所示元件參數(shù),其最壞上限截止頻率可達(dá)1.8MHz,該數(shù)值是在VC≥7V的情況下測(cè)得的(即電路增益最大時(shí)測(cè)得的)。
可變?cè)鲆娣糯笃麟娐穲D設(shè)計(jì)
寬頻帶可變?cè)鲆骐娐罚?br />
場(chǎng)效應(yīng)晶體管可作為在光電9906運(yùn)算放大器的反饋回路中的純?cè)鲆婵刂圃O(shè)備。電阻式T網(wǎng)絡(luò)將SD201MOS晶體管用作接地腳,電阻值的選擇是為了晶體管電力地靠近求和點(diǎn)和自動(dòng)地限制信號(hào)總和。
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