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高性能VGA芯片AD8367原理及應用
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定工作。文中介紹了AD8367的特點、工作原理及使用注意事項，并在此基礎上給出了幾種典型應用電路。１ 主要特點
ＡＤ８３６７是ＡＤ公司推出的一款可變增益單端ＩＦ放大器，它使用ＡＤ公司先進的Ｘ－ＡＭＰ結構，具有優異的增益控制特性。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現單片閉環ＡＧＣ的ＶＧＡ的芯片。該芯片帶有可控制線性增益的高性能４５ｄＢ可變增益放大器，并可以在任意低頻到５００ＭＨｚ的頻率范圍內穩定工作。
ＡＤ８３６７具有以下主要特點：
●單端輸入、單端輸出；
●輸入阻抗為２００Ω、輸出阻抗為５０Ω；
●３ｄＢ帶寬為５００ＭＨｚ；
●輸入端為零電平時，輸出端電平為電源電壓的一半，且可調；
●具有增益控制特性選擇和功耗關斷控制功能；
●片上集成了律方根檢波器，可以實現單片ＡＧＣ應用；
●增益控制特性以ｄＢ成線性；
●可以通過外部電容將工作頻率擴展到任意低頻。
２ 工作原理
ＡＤ８３６７的功能框圖如圖１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４５ｄＢ的可變衰減器，其中包含一個２００Ω單端梯形電阻網絡和一個高斯內插器。該電阻網絡由每級衰減量為５ｄＢ的９級衰減網絡組成，并可由高斯內插器選擇衰減因子，每級梯形網絡以固定的分貝數衰減輸入信號。當衰減量不是５ｄＢ的整數倍時，在控制電壓的作用下，相鄰兩個衰減節點均會導通，通過離散節點衰減的加權平均值來獲得與控制電壓相對應的衰減量，并以這種方式獲得平滑、單調的衰減特性。它在大于４０ｄＢ的增益控制范圍內，工作頻率為２００ＭＨｚ時，可提供優于±０．５ｄＢ的線性誤差，而在４００ＭＨｚ時可提供優于±１ｄＢ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ＡＤ８３６７具有４２．５ｄＢ的增益和５００ＭＨｚ的帶寬，它實際上是一個具有１００ ＧＨｚ增益帶寬積的運算放大器，因此,當其工作在高頻時，仍具有良好的線性度。
ＡＤ８３６７在輸出端集成了一個律方根檢波器，可檢測輸出信號電平并與內部設置的３５４ｍＶｒｍｓ電平（對應于１Ｖｐ－ｐ的正弦波）相比較。當輸出電平超過內部設置電平時,將產生一個差值電流。用接在ＤＥＴＯ腳和地之間的外部電容ＣＡＧＣ（包括５ｐＦ的內建電容）對該電流進行積分可產生與接收信號強度成比例的ＲＳＳＩ電壓，這樣，在ＡＧＣ應用時，該電壓可以用作ＡＧＣ控制電壓。
ＡＤ８３６７最適合工作在２００Ω阻抗系統，并可通過電阻或電抗無源網絡來實現與其它通用阻抗系統(從射頻系統的５０Ω到數據轉換器的１ｋΩ)的轉換。一般情況下，轉換網絡的設計選擇取決于特殊的系統要求，如帶寬、回損、噪聲系數和絕對增益范圍等。
ＡＤ８３６７內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，且輸入折合噪聲隨衰減量成比例增加。電路在最大增益時具有最小為７．５ ｄＢ的噪聲系數，增益每降低１ｄＢ，噪聲系數增加１ｄＢ。在接收系統中，如果接收到的信號很弱，則會有最大增益和最小噪聲系數；而當接收到的信號電平較高時，系統將具有較低的增益和較大的噪聲系數。因此，電路噪聲系數隨增益的變化不會對系統造成明顯的影響。電路的失真性能與噪聲性能相類似。當ＡＤ８３６７工作在２００Ω源阻抗系統時，它的輸出級是一個低輸出阻抗電壓緩沖器，此時具有５０Ω阻尼電阻，可以降低對負載電抗和寄生參數的敏感性。
３ 典型應用
３．１ 通用ＶＧＡ放大器
ＡＤ８３６７是一款通用型ＶＧＡ放大器，適合于大控制范圍的壓控增益應用。由于其具有從任意低頻到５００ ＭＨｚ的工作帶寬，它不但可以處理高達５００ＭＨｚ的高頻信號，而且可以通過頻率擴展來適應音頻系統。圖２所示是ＡＤ８３６７在ＶＧＡ工作時的基本連接電路。圖２中，電路增益ＡＶ與控制電壓ＶＧＡＩＮ成正比。由于ＡＤ８３６７的增益控制率為５０ｄＢ／Ｖ，所以，在ＶＧＡＩＮ以Ｖ為單位時，電路增益ＡＶ可由下式計算：
ＡＶ＝５０ＶＧＡＩＮ－５
當電路的線性增益控制范圍為－２．５ｄＢ～４２．５ｄＢ時，從上式可以推算出ＶＧＡＩＮ所對應的取值范圍為５０ｍＶ～９５０ｍＶ。
將電容器ＣＨＰ 連接到抵消信號路徑ｄｃ平衡變化的內部漂移控制環，可設置信號通道的高通截止頻率。在不使用該電容時，可由內部電容提供一個５００ｋＨｚ的缺省高通截止頻率。ＣＨＰ與高通截止頻率的關系式為：
ｆＨＰ＝１０／(ＣＨＰ＋０.０２)
式中，ｆＨＰ的單位為ｋＨｚ，ＣＨＰ的單位為ｎＦ。這樣，只要增大ＣＨＰ的值就可以將ＡＤ８３６７擴展應用到音頻領域。
３．２ 用作ＡＧＣ放大器
利用內部集成的精確律方根檢波器，ＡＤ８３６７可以方便地配置成單片ＡＧＣ放大器，其基本連接如圖３所示。ＡＤ８３６７用作ＡＧＣ放大器時，需選擇反向增益控制模式。當輸出信號的有效值超過３５４ｍＶ時，檢波器將以２０ｍＶ／ｄＢ的比例從ＤＥＴＯ端輸出與輸入信號成比例的ＲＳＳＩ電壓。將該ＲＳＳＩ電壓作為ＡＧＣ控制電壓加到增益控制端ＧＡＩＮ，便可構成控制率為２０ｍＶ／ｄＢ的簡單單片ＡＧＣ放大器。當使用低于５Ｖ電源時，檢波器的輸出起點和比例都不會發生變化，即電源電壓在２．７Ｖ～５．５Ｖ的范圍內變化時，電路的ＡＧＣ特性能夠保持不變。
按圖３的連接方式，在大于３５ ｄＢ的輸入范圍內可以
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