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AD8367 的貨源和報價 AD8367 的相關(guān)技術(shù)信息

其他型號

基于AD8367的大動態(tài)范圍AGC系統(tǒng)的實現(xiàn)

引言

AD8367是一款具有45dB控制范圍的高性能可變增益放大器，輸入信號從低頻到500MHz帶寬內(nèi)增益均是以分貝為單位線性變化。它適用于雷達(dá)、移動通信基站、衛(wèi)星接收機(jī)等通信設(shè)備。本文將介紹其特點、工作原理，及其在70dB大動態(tài)范圍控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出了兩種級聯(lián)控制的電路連接方法并對二者性能做出了比較分析。

AD8367芯片介紹

AD8367是基于AD公司X-AMP結(jié)構(gòu)的可變增益中頻放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的增益控制，單片控制范圍45dB。它既能配置應(yīng)用于外加電壓控制的傳統(tǒng)的VGA模式，同時內(nèi)部還集成了平方律檢波器，因而也可以工作于自動增益控制模式。它的引腳圖如圖1。

AD8367是通過0－45dB可變電壓衰減網(wǎng)絡(luò)加42.5dB固定放大器實現(xiàn)線性的增益控制，其內(nèi)部簡化結(jié)構(gòu)如圖2。

由圖2可見，AD8367的可變衰減由200 電阻梯形網(wǎng)絡(luò)和跨導(dǎo)控制單元實現(xiàn)。電阻網(wǎng)絡(luò)包含一個增益內(nèi)插器和9個5dB衰減選擇。增益內(nèi)插器決定增益控制級，例如當(dāng)?shù)谝患壦�減有效時，衰減0dB，當(dāng)最后一級衰減選中時，衰減45dB。當(dāng)衰減控制量在兩級之間時，則相鄰級跨導(dǎo)控制單元立即起作用，產(chǎn)生加權(quán)的衰減控制，兩者結(jié)合產(chǎn)生0～45dB任意衰減量。經(jīng)過內(nèi)部42.5dB固放輸出就實現(xiàn)了平滑的、以dB為單位的線性增益控制。

模式控制管腳MODE決定控制增益隨控制電壓的變化關(guān)系。當(dāng)MODE接高電平時，AD8367工作于GainUp模式，增益隨著外加控制電壓Vgain的增大而增大（如圖3）。理想的增益控制方程如下：

Gain（dB）＝50 Vgain（V）－5 (1)

方程(1)表明增益控制因子為50dB/V（20mV/dB），增益軸截距為 5dB（Vgain＝0時）。

圖3同時顯示了輸入信號頻率在200MHz以內(nèi)，增益控制范圍>40dB時，控制波動< 0.5dB。

當(dāng)MODE接低時，AD8367工作于GainDown模式，控制增益隨控制電壓的增大而減�。▓D3），理想的控制方程為 Gain（dB）＝45－50 Vgain。

AD8367實現(xiàn)傳統(tǒng)VGA功能時，適合于大動態(tài)范圍增益控制，能充分利用其控制的線性特性，但需要外加控制電壓。此時既可以工作于GainUp模式也可以工作于GainDown模式。

當(dāng)AD8367利用內(nèi)置平方律檢波器實現(xiàn)AGC功能時，必須工作于GainDown模式。此時檢波器將輸出信號與內(nèi)置（354mV rms）參考點比較，小于或超過參考點，就分別增大或減小控制增益。此時，檢波器輸出特性與Vgain相同，為20mV/dB，可作為輸入信號強(qiáng)度指示（RSSI），因此電路連接上只需將檢波器輸出腳DETO與Vgain相連，閉環(huán)構(gòu)成AGC，連接簡單，如圖4的后級。

級聯(lián)實現(xiàn)AGC的兩種方法

當(dāng)應(yīng)用中輸入信號動態(tài)范圍在45dB以上時，就需要級聯(lián)AD8367以拓寬控制范圍。下面筆者就以設(shè)計的70MHz中頻接收機(jī)中，級聯(lián)兩片AD8367達(dá)到 70dBAGC控制范圍為例，給出兩種電路連接方式并對其做出比較。

利用內(nèi)置檢波器組成AGC控制環(huán)路

級聯(lián)時，第一級工作于VGA方式，第二級應(yīng)用于AGC方式，第二級檢波輸出作為兩級的Vgain控制輸入。當(dāng)輸入信號變化時，信號的強(qiáng)度經(jīng)第二級內(nèi)部平方律檢波后，反饋到兩級可變增益控制部分，自動完成增益控制。從整體看，實現(xiàn)AGC功能。

這樣連接的理由是：如果也將第一級工作于AGC方式，而此時第一級輸出并不能到達(dá)內(nèi)置參考點，將始終處于增益最大狀態(tài)，由圖3可見此時增益控制波動很大；并且這樣兩級的控制增益不能平均分配，無法充分利用AD8367增益控制曲線中間段的良好線性特性。而將第二級檢波同時控制兩級的增益，既實現(xiàn)了AGC功能，同時也充分利用了AD8367增益控制曲線的線性特性。電路連接A如圖4。

工作于VGA方式外加檢波構(gòu)成AGC

本連接方式是將兩片AD8367均工作于VGA方式，外加檢波電路給出增益控制信號，閉環(huán)形成AGC功能。

應(yīng)用背景：在數(shù)字中頻接收機(jī)前端應(yīng)用AD8367時，AGC輸出經(jīng)過ADC中頻采樣，數(shù)字化后送往FPGA進(jìn)行后續(xù)中頻數(shù)字處理。前一種連接純粹用AD8367內(nèi)部檢波器直接對AGC輸出檢波，而實際輸入中總會有噪聲，此時對信號功率的估計誤差較大，增益控制也不準(zhǔn)確。因而筆者在FPGA中對AGC輸出采樣后數(shù)字量進(jìn)行檢波，這樣便于對信號進(jìn)行濾噪處理和采用更加靈活有效的控制算法，以對AD8367做出精確的控制。

因此，本連接方式如下：由FPGA采用一定的控制算法，檢測AGC輸出強(qiáng)度，給出相應(yīng)的數(shù)字控制信號，經(jīng)DAC后同時送往兩片AD8367的Vgain控制端，這樣實際構(gòu)成了外加檢波的AGC控制環(huán)路。檢波輸出同時控制兩片AD8367，也有效地利用了其增益控制中間段的良好線性。電路連接如圖5。

兩種連接方式比較

控制復(fù)雜性比較

如果AGC輸出后續(xù)均進(jìn)行數(shù)字化處理，則兩種連接方式下，AGC輸出后仍都需經(jīng)過ADC和可編程數(shù)字芯片。不同的是，連接B需多加一片DAC，輸出增益控制信號。在控制方法上，連接A由于直接利用了內(nèi)部檢波器，所以無需設(shè)計控制算法和外加控制。連接B需要設(shè)計控制算法，控制信號需經(jīng)轉(zhuǎn)換后才能控制AD8367，控制過程相對復(fù)雜。

當(dāng)應(yīng)用于純模擬信號處理場合時，A方式的電路連接和控制均十分簡單。

注意點

由于大部分系統(tǒng)是50 特性阻抗的，而AD8367為200 輸入50 輸出匹配，匹配不當(dāng)會引起很大的駐波和反射損耗，降低增益控制動態(tài)范圍，甚至?xí)�引起系統(tǒng)自激。簡單使用電阻網(wǎng)絡(luò)匹配會帶來近11.5 2＝23db的插入損耗。所以，電路連接中均采用了插損小的LC網(wǎng)絡(luò)匹配。

控制性能比較

在大信噪比情況下，二者均能得到理想的控制結(jié)果，控制精度、控制范圍相當(dāng)。由于外加處理，連接B的AGC響應(yīng)時間相對略長。
在輸入為小載噪比情況下，連接A實際上是檢測第二級輸出信號加噪聲的功率，從而給出增益控制信號。由于噪聲的存在，檢波精度下降，尤其在信號本身功率小，噪聲帶寬又很寬的情況下，AGC輸出信噪比更小，對信號功率估計偏差更大，因而此時對AGC的調(diào)整不準(zhǔn)確。另一方面，由于對信號功率估計不準(zhǔn)，加之連接A的響應(yīng)時間極快，因而此時AGC處于頻繁調(diào)整之中，輸出波動較大。

連接B是將數(shù)字化了的AGC輸出信號送往FPGA進(jìn)行檢波，反饋部分的主要功能由數(shù)字部分實現(xiàn)，可以使復(fù)雜的AGC控制通過采用數(shù)字信號處理技術(shù)較為容易的得到實現(xiàn)，具有快速收斂和精確的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)等優(yōu)點。采用數(shù)字信號處理技術(shù)可以從算法上提高檢波精度：例如將AGC輸出經(jīng)窄帶濾波后，帶內(nèi)信噪比提高，對信號功率估計將更加準(zhǔn)確。而且在軟件中可以任意改變建立時間和衰落時間，增益控制電壓具有保持能力，避免了AGC頻繁調(diào)節(jié)引起的波動。實驗中我們比較了在載噪比45dBHz，噪聲帶寬 1MHz情況下，經(jīng)窄帶濾波后（帶寬4KHz）采用增益控制新算法檢波，檢波長度1024個信號周期，調(diào)節(jié)信號功率至恒定時，此時AGC輸出功率波動在1dB以內(nèi)。

結(jié)束語

第一種電路連接簡單，可以方便的應(yīng)用于噪聲較小的場合。第二種電路連接控制回路采用FPGA實現(xiàn)，響應(yīng)和收斂速度更快的同時便于采用靈活的控制算法，達(dá)到更好的控制性能，該方法已經(jīng)在一款數(shù)字中頻接收機(jī)中得到應(yīng)用，取得了理想的控制效果。