數(shù)字控制可變增益放大器AD8370及其應(yīng)用
關(guān)鍵詞：AD8370；數(shù)字控制；可變增益；放大器
１ 概述
ＡＤ８３７０是美國ＡＤ(ＡＮＡＬＯＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮＣ)公司推出的一種低成本、數(shù)字控制的可變增益放大器，它具有高ＩＰ３和低噪聲系數(shù)。由于其具有優(yōu)良的失真性能和較寬的帶寬，所以特別適合作為現(xiàn)代接收器設(shè)計(jì)中的增益控制器件應(yīng)用。
圖１是ＡＤ８３７０的原理框圖。
在寬輸入動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)用中，ＡＤ８３７０可提供兩種輸入范圍，分別對應(yīng)于高增益模式和低增益模式。它內(nèi)部的一個(gè)７位衰減器在提供２８ｄＢ的衰減范圍時(shí)，分辨率高于２ｄＢ，而在２２ｄＢ的衰減范圍時(shí)，分辨率高于１ｄＢ。ＡＤ８３７０的輸入增益選擇范圍為１７ｄＢ，可輸出低失真的高電平。
ＡＤ８３７０可通過在ＰＷＵＰ引腳上輸入合適的邏輯電平來上電或者斷電。當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)，ＡＤ８３７０的消耗電流小于５ｍＡ，并可提供優(yōu)良的輸入輸出隔離。ＡＤ８３７０采用ＡＤＩ 高速ＸＦＣＢ方法，因而可在寬帶情況下提供高頻率和低失真特性，其典型靜態(tài)電流為７８ｍＡ。
ＡＤ８３７０可變增益放大采用的是密集的１６腳ＴＳＳＯＰ封裝，工作溫度范圍為－４０℃～＋８５℃。其主要特點(diǎn)如下：
●差動(dòng)輸入為２００Ω；
●差動(dòng)輸出為１００Ω；
●噪聲系數(shù)為７ｄＢ（最大增益時(shí)）；
●頻帶寬度可從低頻到７００ＭＨｚ（－３ｄＢ）；
●具有４０ｄＢ的精確增益范圍；
●帶有串行７位接口；
●可通過管腳編程低、高增益，其中低增益范圍為－１１～１７ｄＢ，高增益范圍為＋６～３４ｄＢ；
●輸入動(dòng)態(tài)范圍很寬；
●單電源可低至３Ｖ。
ＡＤ８３７０可應(yīng)用于差動(dòng)ＡＤＣ驅(qū)動(dòng)器、ＩＦ采樣接收器、射頻／中頻放大中間級、ＳＡＷ濾波器接口以及單端差動(dòng)轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。
２ 應(yīng)用設(shè)計(jì)
２．１ 電路的基本連接方法
圖２是ＡＤ８３７０的基本接線圖。其中，供電電壓范圍為２．７Ｖ～５．５Ｖ，但應(yīng)注意，為管腳ＶＣＣＯ和ＶＣ-ＣＩ供電時(shí)應(yīng)使用一個(gè)０．１μＦ低感應(yīng)系數(shù)的表面貼陶瓷電容構(gòu)成的電源退耦電路，而且退耦電容應(yīng)該盡可能地靠近ＡＤ８３７０。實(shí)際上，更有效的退耦方法是給供電電源并聯(lián)一個(gè)１００ｐＦ電容和一個(gè)磁珠。
ＡＤ８３７０主要是針對差動(dòng)信號(hào)電路應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。由于差動(dòng)信號(hào)設(shè)計(jì)能改善正常狀態(tài)的諧波抑制，同時(shí)可以提高共模抑制能力，因此，必須使該器件的驅(qū)動(dòng)和負(fù)載處于平衡狀態(tài)，這就要求每個(gè)輸入或者輸出管腳的共模電阻值要平衡。如果使用非平衡電源供電，就會(huì)降低該器件的共模抑制比；而如果使用非平衡負(fù)載，則會(huì)增加諧波失真?？傊?，即使ＡＤ８３７０在不平衡狀態(tài)下工作，仍具有比較良好的工作性能，但最優(yōu)化設(shè)計(jì)還是盡可能將其處于平衡工作狀態(tài)。
ＡＤ８３７０是一個(gè)性能優(yōu)良的可變增益放大器，其增益控制傳輸功能對電壓增益呈線性關(guān)系。在低增益端，增益斜率較陡，提供的增益控制功能也較粗；而在高增益端，由于ｄＢ采用階梯式減小方式，因此可提供精確的增益調(diào)節(jié)能力。線性電壓增益可以由下式給出：
Ａｖ＝增益碼×系數(shù)×?１＋（前級放大器增益－１）×最高有效位?
其中，Ａｖ是線性增益，增益碼指的是數(shù)字增益控制字減去最高有效位后的值，系數(shù)值為０．０５５７４４ Ｖ／Ｖ，前級放大器增益為７．０７９４５８ Ｖ／Ｖ，最高有效位指的是八位控制字的最高位。
２．２ 數(shù)字接口
ＡＤ８３７０的數(shù)字控制端口采用標(biāo)準(zhǔn)的ＴＴＬ接口，當(dāng)ＬＴＣＨ管腳保持低電平時(shí)，八位控制字以串行的方式寫入，ＤＡＴＡ管腳的數(shù)據(jù)在ＣＬＣＫ信號(hào)的每個(gè)上升沿讀取，圖３所示為數(shù)字控制接口時(shí)序，各個(gè)時(shí)間參數(shù)的典型最小值如表１所列。
表1 串行編程時(shí)間參數(shù)
| 參 數(shù) | 典 型 值 | 單 位 |
| 脈沖寬度（TPW） | 10 | ns |
| 脈沖時(shí)鐘周期（TCK） | 20 | ns |
| 數(shù)據(jù)建立時(shí)間（TDS） | 2 | ns |
| 數(shù)據(jù)使能建立時(shí)間（TES） | 2 | ns |
| 數(shù)據(jù)使能保持時(shí)間（TEH） | 2 | ns |
２．３ 單端差動(dòng)轉(zhuǎn)換
ＡＤ８３７０主要用于差動(dòng)信號(hào)接口，但實(shí)際上，也可以用來作為單端差動(dòng)轉(zhuǎn)換，方法簡單易行。只要把沒用到的輸入管腳通過一個(gè)電容對地短接即可。圖４所示是一種單端差動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的連接圖。當(dāng)使用單電源供電時(shí)，即使差動(dòng)平衡條件不成立，其失真性能和增益精度還是能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的要求。
圖5
３ ＡＤ８３７０的評估板
利用ＡＤ８３７０的評估板可通過標(biāo)準(zhǔn)的５０Ω測試裝置來對其作快速測試，其電路原理如圖５所示。圖中，變壓器Ｔ１和Ｔ２用于將５０Ω源阻抗和負(fù)載阻抗轉(zhuǎn)換成所要求的輸入和輸出電平。與該評估板相配套使用的是評估板軟件，該軟件的主要功能是從計(jì)算機(jī)給出串行增益控制信號(hào)。該評估板通過一條電纜與計(jì)算機(jī)的并口相連，使用時(shí)只要在控制軟件中適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)滾動(dòng)條就可以自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)ＡＤ８３７０的更新設(shè)置。
４ 小結(jié)
ＡＤ８３７０是美國ＡＤ公司推出的一種低成本、數(shù)字控制可變增益放大器，本文主要介紹了它的基本原理、電路連接、數(shù)字接口、單端差動(dòng)轉(zhuǎn)換及其評估板的使用方法。由于ＡＤ８３７０具有良好的工作性能，因而在通信、視頻傳輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。
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