模擬控制式和數(shù)字控制式VGA（一）可變增益放大

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)中的可變增益放大器(VGA)寬帶、低失真可變增益放大器在通信系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。例如，無線電接收機(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(無論采用何種調(diào)制模式)，而不是載波的絕對幅度。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)信號衡量指標(biāo)(通常為幅度平均值)。

　　因此，它們需要時(shí)間來根據(jù)接收信號電平差異做出調(diào)整。利用峰值檢波方法可以縮短信號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檢測電路。非線性濾波和“延遲AGC”概念對于優(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。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的幅度平均值。如果系統(tǒng)經(jīng)過精確調(diào)整，則控制電壓可用于衡量輸入信號，有時(shí)也稱為“接收信號強(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)施針對輸入信號電平進(jìn)行校準(zhǔn)的接收系統(tǒng)。

　　壓控可變增益放大器

　　ADL5391等模擬乘法器可以用作可變增益放大器，如下面圖3所示。控制電壓施加于其中一路輸入，信號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增益放大器

　　對于大多數(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)。概念非常簡單：固定增益放大器后接通過特殊方式利用電壓來控制其衰減的無源寬帶衰減器(見圖4)。