高性能VGA芯片AD8367原理及應(yīng)用

1、高性能VGA芯片AD8367原理及應(yīng)用                摘要：AD8367是AD公司推出的新型VGA芯片，該芯片采用單端輸入、單端輸出方式，可在500MHz以下的任意頻率下穩(wěn)定工作。文中介紹了AD8367的特點(diǎn)、工作原理及使用注意事項(xiàng)，并在此基礎(chǔ)上給出了幾種典型應(yīng)用電路。        關(guān)鍵詞：VGA；AGC ；AD8367  

2、60; 主要特點(diǎn)    是公司推出的一款可變增益單端放大器，它使用公司先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的增益控制特性。由于在片上集成了律方根檢波器，因此，它也是全球首枚可以實(shí)現(xiàn)單片閉環(huán)的的芯片。該芯片帶有可控制線性增益的高性能可變增益放大器，并可以在任意低頻到的頻率范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。    具有以下主要特點(diǎn)：    單端輸入、單端輸出；    輸入阻抗為、輸出阻抗為；    帶寬為； 

3、60;  輸入端為零電平時(shí)，輸出端電平為電源電壓的一半，且可調(diào)；    具有增益控制特性選擇和功耗關(guān)斷控制功能；    片上集成了律方根檢波器，可以實(shí)現(xiàn)單片應(yīng)用；    增益控制特性以成線性；    可以通過外部電容將工作頻率擴(kuò)展到任意低頻。工作原理    的功能框圖如圖所示，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的可變衰減器，其中包含

4、一個(gè)單端梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)高斯內(nèi)插器。該電阻網(wǎng)絡(luò)由每級衰減量為的級衰減網(wǎng)絡(luò)組成，并可由高斯內(nèi)插器選擇衰減因子，每級梯形網(wǎng)絡(luò)以固定的分貝數(shù)衰減輸入信號。當(dāng)衰減量不是的整數(shù)倍時(shí)，在控制電壓的作用下，相鄰兩個(gè)衰減節(jié)點(diǎn)均會導(dǎo)通，通過離散節(jié)點(diǎn)衰減的加權(quán)平均值來獲得與控制電壓相對應(yīng)的衰減量，并以這種方式獲得平滑、單調(diào)的衰減特性。它在大于的增益控制范圍內(nèi)，工作頻率為時(shí)，可提供優(yōu)于±的線性誤差，而在時(shí)可提供優(yōu)于±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具有的增益和的帶寬，它實(shí)際上是一個(gè)具有 增益帶寬積的運(yùn)算放大器，因此,

5、當(dāng)其工作在高頻時(shí)，仍具有良好的線性度。    在輸出端集成了一個(gè)律方根檢波器，可檢測輸出信號電平并與內(nèi)部設(shè)置的電平（對應(yīng)于的正弦波）相比較。當(dāng)輸出電平超過內(nèi)部設(shè)置電平時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)差值電流。用接在腳和地之間的外部電容（包括的內(nèi)建電容）對該電流進(jìn)行積分可產(chǎn)生與接收信號強(qiáng)度成比例的電壓，這樣，在應(yīng)用時(shí)，該電壓可以用作控制電壓。    最適合工作在阻抗系統(tǒng)，并可通過電阻或電抗無源網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)與其它通用阻抗系統(tǒng)(從射頻系統(tǒng)的到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的)的轉(zhuǎn)換。一般情況下，轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)選擇取決于特殊的系統(tǒng)要求，如帶寬、回?fù)p、噪聲系數(shù)和絕

6、對增益范圍等。    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)，且輸入折合噪聲隨衰減量成比例增加。電路在最大增益時(shí)具有最小為 的噪聲系數(shù)，增益每降低，噪聲系數(shù)增加。在接收系統(tǒng)中，如果接收到的信號很弱，則會有最大增益和最小噪聲系數(shù)；而當(dāng)接收到的信號電平較高時(shí)，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)隨增益的變化不會對系統(tǒng)造成明顯的影響。電路的失真性能與噪聲性能相類似。當(dāng)工作在源阻抗系統(tǒng)時(shí)，它的輸出級是一個(gè)低輸出阻抗電壓緩沖器，此時(shí)具有阻尼電阻，可以降低對負(fù)載電抗和寄生參數(shù)的敏感性。典型應(yīng)用 

7、    通用放大器    是一款通用型放大器，適合于大控制范圍的壓控增益應(yīng)用。由于其具有從任意低頻到 的工作帶寬，它不但可以處理高達(dá)的高頻信號，而且可以通過頻率擴(kuò)展來適應(yīng)音頻系統(tǒng)。圖所示是在工作時(shí)的基本連接電路。圖中，電路增益與控制電壓成正比。由于的增益控制率為，所以，在以為單位時(shí)，電路增益可由下式計(jì)算：        當(dāng)電路的線性增益控制范圍為時(shí)，從上式可以推算出所對應(yīng)的取值范圍為。    將電容器 連接

8、到抵消信號路徑平衡變化的內(nèi)部漂移控制環(huán)，可設(shè)置信號通道的高通截止頻率。在不使用該電容時(shí)，可由內(nèi)部電容提供一個(gè)的缺省高通截止頻率。與高通截止頻率的關(guān)系式為：    (.)    式中，的單位為，的單位為。這樣，只要增大的值就可以將擴(kuò)展應(yīng)用到音頻領(lǐng)域。     用作放大器    利用內(nèi)部集成的精確律方根檢波器，可以方便地配置成單片放大器，其基本連接如圖所示。用作放大器時(shí)，需選擇反向增益控制模式。當(dāng)輸出信號的有效值超過時(shí)，檢波器將以的比例從端

9、輸出與輸入信號成比例的電壓。將該電壓作為控制電壓加到增益控制端，便可構(gòu)成控制率為的簡單單片放大器。當(dāng)使用低于電源時(shí)，檢波器的輸出起點(diǎn)和比例都不會發(fā)生變化，即電源電壓在的范圍內(nèi)變化時(shí)，電路的特性能夠保持不變。    按圖的連接方式，在大于 的輸入范圍內(nèi)可以獲得優(yōu)于的控制線性度。電路的時(shí)間常數(shù)可簡單地由電容設(shè)定。事實(shí)上，是由電容和的片上等效電阻共同作用的結(jié)果。所以，時(shí)間常數(shù)如下：        需要說明的是：采用誤差積分技術(shù)的環(huán)存在一個(gè)共同的弱點(diǎn)，當(dāng)用一個(gè)逐漸增大的信號驅(qū)動(dòng)時(shí)，控制電壓增加

10、會降低增益。當(dāng)增益降低到它的最低值后，與輸入成比例的控制電壓增加將對增益不產(chǎn)生影響，因而將造成輸入過載。實(shí)際上，用配置成的放大器也存在輸入過載的問題。由于它的最小增益為，因此，輸入幅度超過起控點(diǎn)以上的輸入都會造成過載，也就是說，輸入信號功率超過均會造成輸入過載。因此，實(shí)際使用時(shí)，最好將最大輸入電平控制在低于過載電平處，以形成一定的過載保護(hù)帶。 在應(yīng)用時(shí)，同樣可以通過頻帶擴(kuò)展應(yīng)用到音頻領(lǐng)域，當(dāng)高至?xí)r，電路便可處理頻率低至的音頻信號。將圖中的、的取值改為后即可構(gòu)成一款高穩(wěn)定、低失真的音頻穩(wěn)幅電路。    當(dāng)需要的起控點(diǎn)不同于電路內(nèi)部的設(shè)定值時(shí)，應(yīng)使用外部檢波器。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，便可獲得需要的起控點(diǎn)。     信號功率檢測應(yīng)用    使用律方根檢波器的另一個(gè)好處是其輸出作為電壓來反映信號功率，從而實(shí)現(xiàn)任何給定源阻抗的絕對功率測量。因此，還可以作為功率檢測芯片來設(shè)計(jì)功率計(jì)，或者作為以分貝數(shù)讀出的電壓計(jì)。其功率檢測范圍為。如不使用圖中的增益控制，從端輸出的電壓便