宽带可控放大器的设计

1、宽带可控增益放大器的设计谈雪梅，俞亚珍(常州轻工职业技术学院，江苏 常州 )摘要：设计了一种基于模拟器件运算放大器实现的宽带可控增益放大器，该装置的信号放大由两片可控增益运算放大器VCA822完成。放大器工作频带宽，最宽可至130MHZ以上，实现宽带放大。放大器噪声小，动态范围宽，采用MGC和AGC电路实现增益的手动控制和自动控制，手动增益调节范围大于80dB，自动增益控制大于40dB；若为小信号状态，则控制调节范围更宽。放大器输入输出阻抗均为50，可方便和前后级电路匹配。关键词：VCA822；可控增益；宽带放大器；MGC；AGC中文分类号： 文献标识码：BDesign of Wideband

2、 gain controlled amplifierTAN Xue-mei, YU Ya-zhen (Changzhou Institute of Light Industry Technology, Changzhou ,jiangsu)Abstract: Design based on Analog Devices operational amplifier, achieve the wideband gain -controlled amplifier, the signal amplification is completed by the two op-amp gain VCA822

3、. bandwidth is more than 130MHZ. low noise , Wide dynamic range, the use of MGC (manual gain control) and AGC (automatic gain control) circuit, and manual gain range isgreater than 80dB, automatic gain control is greater than 40dB; if the signal for the small state, the control range is wider. the i

4、nput and output impedance is 50, and can easily match the circuit before and after .Key words: VCA822；Gain-controlled; broadband amplifier；MGC；AGC 在通信和电子设备中, 常采用放大器实现信号的放大，要求其线性好，具有足够的增益来抑制后级电路的噪声对系统的影响，并且增益最好可调1。当输入信号大范围变化时，能自动控制增益，输出稳定的信号。另外为了达到功率最大传输，输入、输出阻抗应该分别与信号源、负载阻抗匹配。综合考虑以上几个方面，文中提出了实现的方案、具

5、体电路，用最少的器件、最简的电路来实现功能，最后给出测试结果。1系统电路1.1系统组成宽带可控增益放大器系统组成如下图1所示，主要包括高频信号放大、AGC电压放大、检波、MGC电压、电源电路等图1 系统组成框图Fig.1 Diagram system1.2高频信号放大电路高频信号放大电路主要由VCA822组成，电路见图2。VCA8222的大信号工作带宽有137MHZ，压摆率1700 V/s，其独特架构能够提供高度灵活的带宽、增益与模拟输入电压组合，利用外置电阻器可在 0 dB (1 V/V) 至 40 dB (100 V/V) 的范围内设置最大增益。通过对外部提供的增益电压进行动态调整，增益调

6、节范围远大于40dB, 放大倍数和控制电压间呈线性关系。两级放大器增益调节范围可大于80dB，增益准确度高。输出电流达160mA，输入噪声低，能够满足设计需求。 为达到器件最佳工作性能，电源采用5V双电源供电，双电源分别加2.2uF电解电容滤波，在5V间加0.1uF电容滤波。为满足总放大增益大于40dB要求，单级放大倍数Avmax选择大于10，在1.33K845范围，选择合适的电阻RF，根据Avmax=2RF/RG，选择RG，对应范围为为1.33K16.9。图2中，R4对应为RG，R7对应为RF，调节增益电压VT。由于该器件IRGmax=2.6mA，VINmax（Vp-p）=2RGIRGmax

7、，因而RG决定了该器件的输入信号的动态范围。这和放大倍数是一对矛盾，必须根据实际要求选择合适的RG、RF 。图2 高频信号放大电路 Fig.2 High-frequency signal amplifier1.3.检波电路利用二极管、电阻、电容构成检波电路。放大输出信号直接加到检波电路，通过对电容充电、电阻放电，得到输出直流电压。在输入信号幅度比较大时，输入电压峰-峰值和输出电压之间成线性关系，可对整个频段信号进行检波，检波效率较高，输出电压平坦，一致性较好。但必须保证放大输出信号大，谐波成份小，无自激等，不然会影响检波准确性。 图3 检波电路Fig.3 Detector circuit1.4

8、 AGC电压放大电路选用OPA23353运算放大器件实现AGC电压放大，其随着时间和温度的变化，在失调漂移和增益方面的稳定性好，可单、双电源工作，选用两片OPA2335实现AGC电压放大，采用双电源工作，电源电压2V。具体电路见下图4。 图4 AGC电压放大电路Fig.4 AGC voltage amplifier1.5电源电路该装置所采用的器件在5V或5V时可正常安全工作，但如果直接加入5V，各电路的相互干扰大，输出基准电压不稳定，会带来输出信号变化，在高频工作时还会带来输出信号噪声增大。所以采用8V供电，经稳压滤波为5V，供给各电路工作，5V输出电压分别采用三个二极管串接输出稳定2V电压。

9、电源具体电路见下图5：图5 电源电路Fig.5 Power circuit2系统安装调试采用VCA822来进行信号放大，提高其放大量和扩大输入动态范围是一对矛盾。此处要很好权衡。采用二级放大器级连时，输入输出阻抗要匹配合适，不然会带来较大的杂散。该装置所采用元件，除电解电容外，均为贴片元件，为防止电路产生自激，排版时印制线要尽量短，器件要良好接地，输出电阻要靠近集成电路输出引脚。前后级间的信号线要宽，可在1.27-2.54mm间，周围布地线。3.设计结果宽带可控增益放大器测试所用仪有EE1482合成信号发生器，AT6030D频谱分析仪，YB1732A稳压电源。经测试，在整个频段内，放大增益大于40dB； 输入信号-39 dBm，调节MGC电压，测量输出信号幅度，最大至5.2 dBm，最小小于-90 dBm，可知其MGC幅度调节范围为-51到44dB，大于80 dB；采用自动增益控制（AGC）方式时，若输入信号幅度变化40dB，测量输出信号变化为1.8dB，输出稳定。 参考文献1胡嘉盛，李巍，任俊彦增益可控CMOS低噪声放大器J固体电子学研究与进展，2007,27(2)： 2Texas InstrumentsVCA822 Wideband, 40dB Gain Adjust Range, Linear in V/VVARIABLE GAIN AMP