采用可變?cè)鲆娣糯笃鲗?shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的恒定輸出

　　摘要：在對(duì)石英晶片的電性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要對(duì)被測(cè)晶片施加一個(gè)高頻掃描激勵(lì)信號(hào)。通常該激勵(lì)信號(hào)可以通過(guò)一個(gè)直接數(shù)字頻率合成器(DDS)來(lái)實(shí)現(xiàn)。若采用固定信號(hào)放大器放大輸出，則其低頻信號(hào)幅度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高頻信號(hào)幅度，而對(duì)被測(cè)晶片的激勵(lì)信號(hào)應(yīng)保持在600mV左右，顯然無(wú)法通過(guò)固定增益放大器達(dá)到這一性能指標(biāo)。由于信號(hào)的放大增益，要依據(jù)該信號(hào)的頻率變化而改變，因此設(shè)計(jì)采用可變?cè)鲆?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/放大器">放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　本設(shè)計(jì)采用了一片程控可變?cè)鲆娣糯笃?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/AD8370">AD8370實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大，電路如圖1所示。其信號(hào)增益范圍有兩個(gè)，分別是低增益范圍：-11dB到+17dB和高增益范圍：6dB到34dB，可通過(guò)增益控制字來(lái)選擇。由單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前輸出信號(hào)的頻率，向可變?cè)鲆娣糯笃靼l(fā)送增益控制碼，控制信號(hào)的輸出幅度?！　?/p>

 

　　由于AD9852的輸出信號(hào)是直接通過(guò)其內(nèi)部的余弦DAC進(jìn)行輸出的，其輸出信號(hào)的幅度較小且高頻噪聲較大，因此需要通過(guò)一個(gè)120MHz的三級(jí)橢圓低通濾波器將高頻噪聲濾除后輸出給AD8370。在電路中，將AD8370的輸入設(shè)計(jì)成差分輸入方式，以更好地消除偶次諧波，并增大共模抑制比。輸入端的1μF電容用以隔離信號(hào)中的直流成分，同時(shí)該電容與AD8370的輸入等效電阻到地，形成一個(gè)高通濾波器，可有效濾除低頻噪聲。AD8370的增益控制碼可根據(jù)公式計(jì)算得出，其中：Av是所要的電壓增益，GainCode為控制碼，取8位二進(jìn)制代碼中的低7位，第8位即MSB為1時(shí)表示采用高增益范圍。當(dāng)信號(hào)頻率為2MHz時(shí)需要將增益控制碼設(shè)置為10001101即12.6dB，當(dāng)信號(hào)頻率為100MHz時(shí)，增益控制碼則調(diào)整為11001100即29dB。該增益控制碼可由ARM單片機(jī)LM3S3749根據(jù)DDS的輸出信號(hào)的相關(guān)幅度，通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)后通過(guò)PE2口，寫入AD8370的DATA端。 

　　為了提高輸出信號(hào)的共模抑制比，減小偶次諧波畸變，將AD8370的信號(hào)輸出端設(shè)計(jì)為差分輸出方式。由于作為信號(hào)源只能在石英晶片的一端施加信號(hào)激勵(lì)，因此在差分信號(hào)輸出端設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶集成運(yùn)算放大器，可將雙端差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸出。由于AD8370的信號(hào)輸出增益受到外接負(fù)載電阻的影響與理論計(jì)算值產(chǎn)生一定的偏差，該偏差可按照公式：計(jì)算得出。在本電路中，AD8370的輸出負(fù)載近似等于100Ω，代入該公式計(jì)算得出增益偏差為1，因此無(wú)需對(duì)增益控制碼進(jìn)行調(diào)整。