可變增益放大器

1、11.4.1 改變放大器改變放大器偏置偏置控制增益控制增益 RE RC VO Q2Q1 Vin i2i1 Vc RE IEE Vcc RC 信號信號 從從 基極注入基極注入 1 (1) 22 EE in Iq ithv kT 2 (1) 22 EE in Iq ithv kT 晶體管集電極電流為晶體管集電極電流為 in v 12 () 2 oCEECin q vii RIR thv kT 輸出電壓為輸出電壓為 改變改變偏置電流偏置電流 可以線性地控制放大器的增益可以線性地控制放大器的增益 EE I RE RC VO Q2Q1 Vin i2i1 Vc RE IEE Vcc RC 放大器的放大器的

2、線性性能線性性能分析分析 12 () 2 oCEECin q vii RIR thv kT 輸出電壓為輸出電壓為 26 in VmV 時，輸出與輸入間才呈線性關(guān)系時，輸出與輸入間才呈線性關(guān)系 描述放大器描述放大器非線性失真非線性失真的主要的指標的主要的指標 1indB P 3 IM 增益增益1dB壓縮壓縮點點 三階互調(diào)三階互調(diào)失真比失真比 由雙極型晶體管差分放大器的冪級數(shù)展開式由雙極型晶體管差分放大器的冪級數(shù)展開式 2 2 223 3 2 1 11 () 3 2331 1 4416 2 imT imim T T aVV IMVV aV V 26 T VmV其中其中 1 1 3 0.145 im

3、dB a V a 發(fā)射極加發(fā)射極加反饋電阻反饋電阻 可擴展線性范圍可擴展線性范圍 E R RC VO Q2Q1 (IQ + is) VC i2i1 Vcc RC 信號電流信號電流 從從發(fā)射極注入發(fā)射極注入 s i 輸出電壓為輸出電壓為 12 ()() 2 oCCQsc q vii RRIi thV kT 控制電壓控制電壓 大小可改變增益大小可改變增益 c V 電路優(yōu)點：輸出與信號電流電路優(yōu)點：輸出與信號電流成正比，無失真成正比，無失真 實際電路實際電路 Q3 Vcc Vin VO RC Q2Q1 VC RC s i 3 Q in v信號電壓信號電壓 信號電流信號電流 通過通過 3 Q的的伏安特

4、性伏安特性有非線性有非線性 改進型電路改進型電路 電路特點：電路特點： i6i5 VCC Q6 Q5 Q4Q3Q2Q 1 RERE IEE Vin VC RCRC VO Q6 c V 控制特性控制特性 電壓電壓 控制信號電流控制信號電流 在兩對晶體管間的分配在兩對晶體管間的分配 5 i 6 i、 i5i1i2 VC -4VT 0 4VT 23 ()(1) 22 oCEECinc qq vRiiIR thvthV kTkT 信號支路信號支路改為差分對改為差分對 射極加反饋電阻射極加反饋電阻 擴大了線性范圍擴大了線性范圍 當當 時時 Tc VV4 5 i 2 Q 6 i 3 Q 增益增益最大最大全

5、流入全流入 0 c V當當 時，電流平均分配，增益下降時，電流平均分配，增益下降 6dB 4 cT VV 當當 時，增益時，增益 0 11.4.2 改變放大器改變放大器負反饋負反饋控制增益控制增益 VCC VO 控制控制 電壓電壓 Vin Q10Q9 Q8 Q7Q6 Q5Q4 Q3 Q2Q1 負反饋電阻一般加在發(fā)射極（源極）負反饋電阻一般加在發(fā)射極（源極） 電壓控制電壓控制負反饋電阻值負反饋電阻值 電路特點：電路特點： 3 Q 8 Q 源極并聯(lián)源極并聯(lián)場效應(yīng)管場效應(yīng)管 和和 3 Q 8 Q工作于工作于可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) 1 () on noxGSth R W CVV L 等效電阻：等效電阻：

6、 控制電壓加在控制電壓加在柵極柵極 11.4.3 改變改變負載負載控制放大器增益控制放大器增益 輸輸 入入 Q9Q8 三級主中放三級主中放 前置中放前置中放 Ic2 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Ic1 VCC Q2 Q1 前置前置 中放中放 偏置偏置 可變增益放大器可變增益放大器1 2 3 可變負載可變負載 輸出輸出 主中放特性：主中放特性： 輸入輸入 差分放大器差分放大器 基極基極 89 ,Q Q 偏置偏置 鏡像電流源鏡像電流源 76,Q Q 改變增益方式改變增益方式放大器偏置電流受放大器偏置電流受 控制控制 2c I 中放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：中放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 前置中放前置中放 三級主中放三級主中放

7、前置中放前置中放 Q5 Q4 Q3 Ic1 VCC Q2 Q1 前置前置 中放中放 輸輸 入入 可變負載可變負載 輸出輸出 前置中放特點：前置中放特點： 二極管電流受二極管電流受 控制控制 1c I VD iD 二極管二極管等效電阻等效電阻受受 控制控制 1c I 結(jié)論：結(jié)論：AGC電流控制放大器負載，改變增益電流控制放大器負載，改變增益 前置前置 中放中放 輸入輸入 R2 R1 前置中放前置中放等效電路等效電路 21,Q Q 等效電阻等效電阻 21,Q Q二極管二極管 543 ,QQQ鏡像電流源鏡像電流源 11.4.4 模擬乘法器控制放大器增益模擬乘法器控制放大器增益 Vo Vin 控制電壓

8、控制電壓Vc 后置后置 放大器放大器 前置前置 放大器放大器 結(jié)構(gòu)圖：結(jié)構(gòu)圖： 只要控制電壓連續(xù)，只要控制電壓連續(xù)， 則可以連續(xù)的控制輸出信號則可以連續(xù)的控制輸出信號 大小大小 o v VO VCC Q6Q5 Q4Q3Q2Q1 RERE IEE Vin VC RC RC 模擬乘法器電路圖：模擬乘法器電路圖： 11.4.5 電壓控制電壓控制可變衰減器可變衰減器 電壓控制可變衰減器固定增益放大器電壓控制可變衰減器固定增益放大器可變增益放大器可變增益放大器 1. PIN二極管二極管作為衰減器作為衰減器 A 1005010 200 1K 600 R( ) I正向 正向 PIN二極管的電阻特性二極管的電

9、阻特性 PIN型二極管型二極管 特點特點 PN P NI 普通二極管普通二極管PIN二極管二極管 夾有一層夾有一層 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 頻率很高時（幾十頻率很高時（幾十MHz以上）失去整流作用以上）失去整流作用 受偏置電壓（電流）控制的受偏置電壓（電流）控制的可變電阻可變電阻 受偏置電壓（電流）控制的受偏置電壓（電流）控制的開關(guān)開關(guān) 用用PIN二極管構(gòu)成可變增益放大器二極管構(gòu)成可變增益放大器 可變衰減器可變衰減器 Vin 放大器放大器 控制電壓控制電壓Vc Vout 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 in v R Lc VEE RL AGC電流電流 C Lc Lc C C R PIN C C 典型電路典型電路

10、Lc高頻扼流圈高頻扼流圈 AGC電流電流PIN二極管偏置電流二極管偏置電流 晶體管晶體管直流偏置直流偏置 C高頻旁路電容高頻旁路電容 min g v RPIN RL RR 交流等效圖交流等效圖 min g v晶體管等效電流源晶體管等效電流源 RPIN電壓控制可變衰減器電壓控制可變衰減器 2、可變衰減器可變衰減器帶抽頭的帶抽頭的 結(jié)構(gòu)的電阻梯形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的電阻梯形網(wǎng)絡(luò) RR2 S S選擇可變抽頭選擇可變抽頭 Vin Vout 后置后置 放大器放大器 控制電壓控制電壓Vc 固定增益固定增益 放大器放大器 VinVout 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 衰減是步進的衰減是步進的 特點：特點： 控制電壓選擇不同的電阻抽頭

11、控制電壓選擇不同的電阻抽頭 增益增益 NF 輸出輸出IM3 增益、噪聲、互調(diào)失真增益、噪聲、互調(diào)失真 三者關(guān)系三者關(guān)系 電阻多衰減大增益小噪聲大電阻多衰減大增益小噪聲大 電阻衰減器電阻衰減器無非線性無非線性， 非線性僅由后接放大器引起非線性僅由后接放大器引起 AGC目的是保持輸出恒定，因此，無論衰目的是保持輸出恒定，因此，無論衰 減量如何設(shè)置，后置固定增益放大器的減量如何設(shè)置，后置固定增益放大器的 輸入電平必然相同，輸入電平必然相同， 典型芯片典型芯片 AD8367 可變衰減器可變衰減器固定增益放大器固定增益放大器 地地 使能使能 電源電源 控制電壓控制電壓 模式模式 輸出輸出 輸入輸入 gm

12、 單元單元 9級級5dB步進衰減電阻梯形網(wǎng)絡(luò)步進衰減電阻梯形網(wǎng)絡(luò) 高高 斯斯 內(nèi)內(nèi) 插插 器器 偏置偏置 平方律平方律 檢波器檢波器 AD8367 增益連續(xù)可變范圍為增益連續(xù)可變范圍為-2.5dB 42.5dB。 3dB帶寬為帶寬為500MHz。 增益控制具有增、減兩種模式增益控制具有增、減兩種模式 控制電壓與增益（控制電壓與增益（dB值）成線性關(guān)系值）成線性關(guān)系 增益控制靈敏度為增益控制靈敏度為20mv/dB， (或或50dB/v) ， 控制電壓范圍為控制電壓范圍為50mv950mv。 200 in Z 單端輸入方式，單端輸入方式， 輸入阻抗為輸入阻抗為 。 片內(nèi)帶有平方律檢波器片內(nèi)帶有平方律檢波器 單電源供電單電源供電2.7V5.5V。 200 輸入輸入 輸出輸出 輸出緩沖輸出緩沖 42.5dB -45dB-10dB-5dB0dB gm 控制控制 電壓電壓 高高 斯斯 內(nèi)內(nèi) 插插 器器 g m 電阻梯形網(wǎng)絡(luò)電阻梯形