模擬控制式和數(shù)字控制式VGA（一）可變?cè)鲆娣糯?/h1>
本指南將重點(diǎn)討論適合通信系統(tǒng)的VGA。VGA是否適合通信系統(tǒng)取決于這些參數(shù)是否滿足系統(tǒng)性能。文中將探討模擬控制式和數(shù)字控制式VGA。
自動(dòng)增益控制(AGC)系統(tǒng)中的可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)寬帶、低失真可變?cè)鲆娣糯笃髟谕ㄐ畔到y(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。例如，無(wú)線電接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制(AGC)，如圖2所示。通常，由于傳播路徑存在差異，接收到的能量表現(xiàn)出很大的動(dòng)態(tài)范圍，需要在接收機(jī)內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍壓縮。
這種情況下，所需信息蘊(yùn)含在調(diào)制包絡(luò)中(無(wú)論采用何種調(diào)制模式)，而不是載波的絕對(duì)幅度。例如，1MHz的載波被調(diào)制到1kHz上，調(diào)制深度為30%，不管接收到的載波電平是0 dBm還是–120 dBm，傳遞的信息都是相同的。存在較大輸入變化時(shí)，通常會(huì)在接收機(jī)內(nèi)利用某種類型的自動(dòng)增益控制(AGC)功能，將載波幅度調(diào)整到某個(gè)歸一化參考水平。AGC電路用作動(dòng)態(tài)范圍壓縮器，能夠在多個(gè)載波周期的間隔內(nèi)響應(yīng)某個(gè)信號(hào)衡量指標(biāo)(通常為幅度平均值)。
因此，它們需要時(shí)間來(lái)根據(jù)接收信號(hào)電平差異做出調(diào)整。利用峰值檢波方法可以縮短信號(hào)電平突然提高所需的響應(yīng)時(shí)間，但穩(wěn)定性會(huì)受到一定損害，因?yàn)樗矐B(tài)噪聲尖峰現(xiàn)在可以激活A(yù)GC檢測(cè)電路。非線性濾波和“延遲AGC”概念對(duì)于優(yōu)化AGC系統(tǒng)很有用。實(shí)踐中有很多折衷考慮。
圖1：通信系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)
圖2：典型的自動(dòng)增益控制(AGC)系統(tǒng)
值得注意的是，一個(gè)AGC環(huán)路實(shí)際上有兩路輸出。當(dāng)然，較為明顯的輸出是幅度穩(wěn)定信號(hào)。不太明顯的輸出則是VCA的控制電壓。實(shí)際上，此電壓衡量輸入信號(hào)的幅度平均值。如果系統(tǒng)經(jīng)過(guò)精確調(diào)整，則控制電壓可用于衡量輸入信號(hào)，有時(shí)也稱為“接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)”。給定適用的精密VCA增益控制法則，利用后面這點(diǎn)便可以實(shí)施針對(duì)輸入信號(hào)電平進(jìn)行校準(zhǔn)的接收系統(tǒng)。
壓控可變?cè)鲆娣糯笃?/P>
ADL5391等模擬乘法器可以用作可變?cè)鲆娣糯笃?，如下面圖3所示。控制電壓施加于其中一路輸入，信號(hào)則施加于另一路輸入。采用這種配置時(shí)，增益與控制電壓成正比。
圖3：將乘法器用作壓控可變?cè)鲆娣糯笃?/P>
對(duì)于大多數(shù)采用模擬乘法器構(gòu)建的VCA，其增益與以V為單位的控制電壓成線性關(guān)系，而且往往存在噪聲。但是，所需的VCA能夠?qū)捲鲆娣秶c恒定帶寬和相位、低噪聲與大信號(hào)處理能力以及低失真與低功耗相結(jié)合，同時(shí)提供精確、穩(wěn)定的線性dB增益。X-AMP?系列可以利用一個(gè)獨(dú)特而精致的解決方案(針對(duì)指數(shù)放大器)實(shí)現(xiàn)這些非常嚴(yán)苛且相互沖突的目標(biāo)。概念非常簡(jiǎn)單：固定增益放大器后接通過(guò)特殊方式利用電壓來(lái)控制其衰減的無(wú)源寬帶衰減器(見(jiàn)圖4)。
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本指南將重點(diǎn)討論適合通信系統(tǒng)的VGA。VGA是否適合通信系統(tǒng)取決于這些參數(shù)是否滿足系統(tǒng)性能。文中將探討模擬控制式和數(shù)字控制式VGA。
自動(dòng)增益控制(AGC)系統(tǒng)中的可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)寬帶、低失真可變?cè)鲆娣糯笃髟谕ㄐ畔到y(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。例如，無(wú)線電接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制(AGC)，如圖2所示。通常，由于傳播路徑存在差異，接收到的能量表現(xiàn)出很大的動(dòng)態(tài)范圍，需要在接收機(jī)內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍壓縮。
這種情況下，所需信息蘊(yùn)含在調(diào)制包絡(luò)中(無(wú)論采用何種調(diào)制模式)，而不是載波的絕對(duì)幅度。例如，1MHz的載波被調(diào)制到1kHz上，調(diào)制深度為30%，不管接收到的載波電平是0 dBm還是–120 dBm，傳遞的信息都是相同的。存在較大輸入變化時(shí)，通常會(huì)在接收機(jī)內(nèi)利用某種類型的自動(dòng)增益控制(AGC)功能，將載波幅度調(diào)整到某個(gè)歸一化參考水平。AGC電路用作動(dòng)態(tài)范圍壓縮器，能夠在多個(gè)載波周期的間隔內(nèi)響應(yīng)某個(gè)信號(hào)衡量指標(biāo)(通常為幅度平均值)。
因此，它們需要時(shí)間來(lái)根據(jù)接收信號(hào)電平差異做出調(diào)整。利用峰值檢波方法可以縮短信號(hào)電平突然提高所需的響應(yīng)時(shí)間，但穩(wěn)定性會(huì)受到一定損害，因?yàn)樗矐B(tài)噪聲尖峰現(xiàn)在可以激活A(yù)GC檢測(cè)電路。非線性濾波和“延遲AGC”概念對(duì)于優(yōu)化AGC系統(tǒng)很有用。實(shí)踐中有很多折衷考慮。
圖1：通信系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)
圖2：典型的自動(dòng)增益控制(AGC)系統(tǒng)
值得注意的是，一個(gè)AGC環(huán)路實(shí)際上有兩路輸出。當(dāng)然，較為明顯的輸出是幅度穩(wěn)定信號(hào)。不太明顯的輸出則是VCA的控制電壓。實(shí)際上，此電壓衡量輸入信號(hào)的幅度平均值。如果系統(tǒng)經(jīng)過(guò)精確調(diào)整，則控制電壓可用于衡量輸入信號(hào)，有時(shí)也稱為“接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)”。給定適用的精密VCA增益控制法則，利用后面這點(diǎn)便可以實(shí)施針對(duì)輸入信號(hào)電平進(jìn)行校準(zhǔn)的接收系統(tǒng)。
壓控可變?cè)鲆娣糯笃?/P>
ADL5391等模擬乘法器可以用作可變?cè)鲆娣糯笃?，如下面圖3所示。控制電壓施加于其中一路輸入，信號(hào)則施加于另一路輸入。采用這種配置時(shí)，增益與控制電壓成正比。
圖3：將乘法器用作壓控可變?cè)鲆娣糯笃?/P>
對(duì)于大多數(shù)采用模擬乘法器構(gòu)建的VCA，其增益與以V為單位的控制電壓成線性關(guān)系，而且往往存在噪聲。但是，所需的VCA能夠?qū)捲鲆娣秶c恒定帶寬和相位、低噪聲與大信號(hào)處理能力以及低失真與低功耗相結(jié)合，同時(shí)提供精確、穩(wěn)定的線性dB增益。X-AMP?系列可以利用一個(gè)獨(dú)特而精致的解決方案(針對(duì)指數(shù)放大器)實(shí)現(xiàn)這些非常嚴(yán)苛且相互沖突的目標(biāo)。概念非常簡(jiǎn)單：固定增益放大器后接通過(guò)特殊方式利用電壓來(lái)控制其衰減的無(wú)源寬帶衰減器(見(jiàn)圖4)。
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