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文档简介
精品文档-下载后可编辑基于AD8367的压控增益放大系统设计-新品速递引言
通信接收机的任务是从众多的电波中选出有用信号,并放大到解调器所要求的电平值后再由解调器解调,将频带信号变为基带信号。由于传输路径上的损耗和多径效应,接收机接收到的信号是微弱且又变化的,为保证信号还原或处理结果的可靠性,在接收机中频电路中通常都设计有自动增益控制(AGC)功能,使射频信号在接收机的中频输出稳定在一个固定的电平上。
同时进入接收机的除了信号还伴随着许多干扰,这些干扰信号强度往往远大于有用信号。GSMR是专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统,它是一个网络,需要良好的信号接收,因此有必要辨别干扰并排除干扰,综合以上两点考虑,为了排除干扰,接收机首先需要中频段信号有增益,但与通常接收机不同的是,这个增益需可控而非自动控制,从而能知道信号放大倍数,以方便辨别出干扰信号。
芯片介绍
AD8367是高性能的45dB可变增益放大器,它是线性增益控制,工作范围从低频到几百兆的高频。由于采用AD公司的X-AMP结构,增益响应的范围、平滑性和准确度都非常理想。适合作为中频压控增益放大器。图1是它的结构图。
输入端采用9级,200的阻抗梯型网络。每有5dB损耗,提供总共45dB的衰减。衰减网络放在42.5的固定增益反馈放大器后面。这个放大器的增益带宽100GHz,即使在高频也有很高的线性。100MHz时,输出三阶截点是+20dBV(+27dBm,200阻抗),模拟增益控制信号输入是20mV/dB,从50mV到950mV。增益控制分两种模式:增益上升模式(MODE管脚高电平)和增益下降模式(MODE管脚低电平)。示意图为图2。
阻抗匹配
AD8367的输入输出特征阻抗均为200欧姆。而要在特征阻抗为50的系统中使用AD8367,必须在输入输出端口加阻抗匹配网络。一般的接收机中频带宽都比较窄,采用纯感抗和容抗元件,这种匹配网络的特点是插入损耗小且驻波小,但是只能针对某一特定频率做窄带匹配。图3为140MHz时的输入输出阻抗匹配图。70MHz和10MHz时的匹配网络元件值如图4。
同时,两个AD8367级联在一起,中间加阻抗平衡网络。
这个网络会带来3db的衰减,通常用图5的50欧姆平衡网络。
控制电压范围
需要注意的是,除了加去耦电容电感,阻抗匹配外,AD8367的增益控制电压范围是从0~1V,一种方便的方法是采用数字电位器,在其使能端加上拉电阻,控制电压输出在0~1V。另外,为了保护放大器,在电压控制端加三极管控制,用该三极管构成一个过载保护电路,使5引脚GAIN电压的输入不会超出1V,以增强电路稳定性。
图6为两级放大器级联的电路示意图。
增益控制调整
若需要的信号增益波动范围在40db内,如40~80db,则只用电压控制增益即可。另一个固定增益为40db。这是因为,放大器的三阶交调失真点是固定的,信号幅度越大,则失真的可能性就越大,因此把40db的固定放大器放在后面。前一个作为电压控制增益放大器。
假如接收机输出的信号幅度要求有确定范围,比如在35dbm~4dbm范围内波动。则可以据此确定中频放大的增益范围,实验中设定为40~80db。再由接收的信号电平大小确定增益的转变。下面是实测得到的数据:
当50Pin≤40dbm时,Ap=0db,8Pout≤2dbm。当60Pin≤50dbm时,Ap=10db,8Pout≤2dbm。当70Pin≤60dbm时,Ap=20db,8Pout≤2dbm。当80Pin≤70dbm时,Ap=30db,8Pout≤2dbm。当90Pin≤80dbm时,Ap=40db,8Pout≤2dbm。当105Pin≤90dbm时,Ap=40db,25Pout≤8dbm。
线性特性与失真
图7为增益下降模式时,频率为70MHz的信号的波形图。(a)为输入信号图,(b)为VGAIN=0.5V时输出的信号图,(c)为增益时放大后的信号图。(d)为二级放大后的信号图
由图可看出,VGAIN=0.5V时,放大约20倍,VGAIN=0V时,放大约40倍,表明增益具有良好的线性度,而二级放大图均一样,说明已达到放大器的饱和点。
我们用接收仪测得的数值如下:输入67dBm,57dBm,43dBm时,在同样的控制电压VGAIN=0V的情况下,一级输出为31dBm,19dBm,5dBm,二级输出为5dBm,7dBm,7dBm。增益分别36dBm,38dBm,38dBm,表明有放大系统的线性特性很好。而二级输出基本相同,在7dBm附近,说明7dBm是放大器的输出饱和点。
结束语
本文介绍了一种基于AD8367的中频放
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