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基于AD8367的大动态范围AGC系统的实现.doc
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基于 AD8367 的大动态范围 AGC 系统的实现 Large Dynamic Range AGC System Design Based on AD8367 国防科技大学朱群郑林华摘要:本文介绍了 AD8367 的芯片特点和工作原理,给出了级联 AD8367 实现大动态范围自动增益控制的两种电路实现形式,并对二者的控制性能做出了比较和分析。关键词:可变增益放大器( VGA ); 自动增益控制( AGC ) 引言 AD8367 是一款具有 45dB 控制范围的高性能可变增益放大器,输入信号从低频到 500MHz 带宽内增益均是以分贝为单位线性变化。它适用于雷达、移动通信基站、卫星接收机等通信设备。本文将介绍其特点、工作原理,及其在 70dB 大动态范围控制系统中的应用,给出了两种级联控制的电路连接方法并对二者性能做出了比较分析。 AD8367 芯片介绍 AD836 7是基于AD公司 X-AM P结构的可变增益中频放大器,能够实现精确的增益控制,单片控制范围 45dB 。它既能配置应用于外加电压控制的传统的 VGA 模式,同时内部还集成了平方律检波器,因而也可以工作于自动增益控制模式。它的引脚图如图 1。图1 AD8367 引脚及说明(略) AD8367 是通过 0- 45dB 可变电压衰减网络加 42.5dB 固定放大器实现线性的增益控制,其内部简化结构如图2。图2 AD8367 内部简化结构(略) 由图 2可见, AD8367 的可变衰减由 200 电阻梯形网络和跨导控制单元实现。电阻网络包含一个增益内插器和9个 5dB 衰减选择。增益内插器决定增益控制级,例如当第一级衰减有效时,衰减 0dB ,当最后一级衰减选中时,衰减 45dB 。当衰减控制量在两级之间时,则相邻级跨导控制单元立即起作用,产生加权的衰减控制,两者结合产生 0~ 45dB 任意衰减量。经过内部 42.5dB 固放输出就实现了平滑的、以 dB 为单位的线性增益控制。模式控制管脚 MODE 决定控制增益随控制电压的变化关系。当 MODE 接高电平时, AD8367 工作于 GainU p 模式,增益随着外加控制电压 Vgain 的增大而增大(如图 3)。理想的增益控制方程如下: Gain ( dB )= 50 Vgain (V)- 5 (1) 方程(1) 表明增益控制因子为 50dB/V ( 20mV/dB ),增益轴截距为 5dB ( Vgain =0时)。图3同时显示了输入信号频率在 200MHz 以内,增益控制范围&40dB 时,控制波动& 0.5dB 。当 MODE 接低时, AD8367 工作于 GainDown 模式,控制增益随控制电压的增大而减小(图3),理想的控制方程为 Gain ( dB )= 45 - 50 Vgain 。图3 AD8367 增益控制曲线图(略) AD8367 实现传统 VGA 功能时,适合于大动态范围增益控制,能充分利用其控制的线性特性,但需要外加控制电压。此时既可以工作于 GainUp 模式也可以工作于 GainDown 模式。当 AD8367 利用内置平方律检波器实现 AGC 功能时,必须工作于 GainDown 模式。此时检波器将输出信号与内置( 354mV rms )参考点比较,小于或超过参考点,就分别增大或减小控制增益。此时,检波器输出特性与 Vgain 相同,为 20mV/dB ,可作为输入信号强度指示( RSSI ),因此电路连接上只需将检波器输出脚 DETO 与 Vgain 相连,闭环构成 AGC ,连接简单,如图 4的后级。级联实现 AGC 的两种方法当应用中输入信号动态范围在 45dB 以上时,就需要级联 AD8367 以拓宽控制范围。下面笔者就以设计的 70MHz 中频接收机中,级联两片 AD8367 达到 70dBAGC 控制范围为例,给出两种电路连接方式并对其做出比较。利用内置检波器组成 AGC 控制环路级联时,第一级工作于 VGA 方式,第二级应用于 AGC 方式,第二级检波输出作为两级的 Vgain 控制输入。当输入信号变化时,信号的强度经第二级内部平方律检波后,反馈到两级可变增益控制部分,自动完成增益控制。从整体看,实现 AGC 功能。这样连接的理由是:如果也将第一级工作于 AGC 方式,而此时第一级输出并不能到达内置参考点,将始终处于增益最大状态,由图 3可见此时增益控制波动很大;并且这样两级的控制增益不能平均分配,无法充分利用 AD8367 增益控制曲线中间段的良好线性特性。而将第二级检波同时控制两级的增益,既实现了 AG C 功能,同时也充分利用了 AD8367 增益控制曲线的线性特性。电路连接 A如图 4。图4电路连接方式 A(略) 工作于 VGA 方式外加检波构成 AGC 本连接方式是将两片 AD8367 均工作于 VGA 方式,外加检波电路给出增益控制信号,闭环形成 AGC 功能。应用背景:在数字中频接收机前端应用 AD8367 时, AGC 输出经过 ADC 中频采样,数字化后送往 FPGA 进行后续中频数字处理。前一种连接纯粹用 AD8367 内部检波器直接对 AGC 输出检波,而实际输入中总会有噪声,此时对信号功率的估计误差较大,增益控制也不准确。因而笔者在 FPGA 中对 AGC 输出采样后数字量进行检波,这样便于对信号进行滤噪处理和采用更加灵活有效的控制算法,以对 AD8367 做出精确的控制。因此,本连接方式如下:由 FPGA 采用一定的控制算法,检测 AGC 输出强度,给出相应的数字控制信号, 经 DAC 后同时送往两片 AD8367 的 Vgain 控制端,这样实际构成了外加检波的 AGC 控制环路。检波输出同时控制两片 AD8367 ,也有效地利用了其增益控制中间段的良好线性。电路连接如图 5。图5电路连接方式 B(略) 两种连接方式比较控
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并可由高斯内插器选择衰减因子，每级梯形网络以固定的分贝数衰减输入信号。当衰减量不是5dB的整数倍时、单调的衰减特性.com/htm_tech/11_662231.htm" target="_blank">http://www.ic37。它的输入级是总衰减量为45dB的可变衰减器，可提供优于±0．5dB的线性误差，而在400MHz时可提供优于±1dB的线性误差。<a href="http://www.ic37，相邻两个衰减节点均会导通，通过离散节点衰减的加权平均值来获得与控制电压相对应的衰减量，并以这种方式获得平滑。它在大于40dB的增益控制范围内，工作频率为200MHz时，在控制电压的作用下，其中包含一个200Ω单端梯形电阻网络和一个高斯内插器。该电阻网络由每级衰减量为5dB的9级衰减网络组成该芯片主要由可变衰减器、固定增益放大器和律方根检波器组成
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AD8367 供应信息 IC Datasheet 数据表 (1/24 页)
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AD8367 PDF Datasheet浏览和下载
14-Lead TSSOP&
500 MHz时，呈线性dB的VGA与AGC检波器AD8367特点广泛的模拟可变增益： -2.5 dB至42.5分贝500 MHz的3 dB截止频率增益向上和向下增益模式呈线性分贝，缩放为20 mV / dB的电阻接地参考输入标称?IN= 200 Ω片上，平方律检测器单电源供电： 2.7 V至5.5 V功能框图VPSI12VPSO11ENBL214ICOMICOM1INPT3AD83679 -STAGE衰减器降低5dBBIAS9东方电气13HPFLgm细胞方法探测器10VOUT高斯插值ICOM78456OCOM应用蜂窝基站宽带接入功率放大器控制回路完整的，线性IF AGC放大器高速数据I / O模式收益DETO图1 。概述该AD8367是一款高性能45分贝可变增益放大器线性的分贝从使用低增益控制频率高达数百兆赫。的范围内，平坦的增益响应，和精确度是使用实现ADI公司的X - AMP(R)架构，最新的一系列强大的专利概念的可变增益应用程序，这远远超过用什么方法可以实现竞争技术。的输入施加到一个9级， 200 Ω电阻梯形网络。每个阶段都有损耗为5 dB ，给45 dB的总衰减。在最大增益下，第一抽头选择;在逐步较低的收益，自来水平稳而连续地向更高的衰减值。衰减器之后是42.5分贝固定增益放大器的反馈，基本上是一个运算放大器的增益带宽积100千兆赫，并且是非常线性的，即使在高频率下。该输出三阶截取为20的dBV频率为100 MHz （ +27 dBm时，重200 Ω ） ，在1 V PP带V的输出电平测量S= 5 V.模拟增益控制输入比例为20毫伏/ dB和运行从50 mV至950 mV的。这对应于-2.5 dB的增益到42.5分贝时，分别选择增益模式和42.5分贝至-2.5分贝时，分别得到下模式是选择。增益下降，或反向，模式必须选择在AGC操作时，其中集成平方律检测器具有一个内部设定值被用于输出级，以354毫伏有效值，而不管输出信号的波峰因子。一个外部电容设置循环的平均时间。的AD8367可以通过施加到的电压来打开或关闭的在ENBL引脚。当该电压处于逻辑LO ，总功耗下降到毫瓦范围。对于逻辑HI ，在芯片加电时迅速给其正常的静态电流26毫安在25℃ 。该AD8367是采用14引脚TSSOP封装为-40 ° C至+ 85°C工业温度范围。REV 。一信息ADI公司提供的被认为是准确和可靠。然而，没有责任承担ADI公司供其使用，也为专利或其他任何侵权行为第三方可能导致其使用的权利。规格如有变更，恕不另行通知。没有获发牌照以暗示或其他方式ADI公司的任何专利或专利权。商标和注册商标均为其各自所有者的财产。一个技术的方式， P.O. 9106箱，诺伍德，MA
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