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模擬控制式和數(shù)字控制式VGA(一)可變?cè)鲆娣糯?/h1>
作者: 時(shí)間:2012-09-29 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
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  圖4:X-Amp框圖

該放大器具有優(yōu)秀的低噪聲性能,負(fù)反饋則用于精確定義其較高增益(約30至40 dB)并將失真降至最低。由于該放大器的增益是固定的,因此其交流和瞬變響應(yīng)特性也是不變的,包括失真和群延遲;由于其增益較高,因此其輸入永遠(yuǎn)不會(huì)由超過(guò)數(shù)毫伏的電壓驅(qū)動(dòng)。因此,該器件始終工作在其小信號(hào)響應(yīng)范圍內(nèi)。衰減器是一個(gè)7級(jí)(8抽頭)R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)。所有相鄰抽頭之間的電壓比都正好為2,即6.02 dB。這為實(shí)現(xiàn)精密線性dB特性奠定了基礎(chǔ)。總體衰減為42.14 dB。如圖所示,該放大器的輸入可以連接到這些抽頭中的任意一個(gè),甚至可以在這些抽頭之間進(jìn)行插值,而且偏差很小,只有約±0.2 dB??傇鲆娴淖兓秶枪潭ㄔ鲆?最大值)到比最大值小42.14 dB的值。例如,在AD600中,固定增益為41.07 dB(電壓增益為113);使用此選項(xiàng)時(shí),整個(gè)增益范圍為–1.07 dB至+41.07 dB。該增益與控制電壓之間的關(guān)系為GdB = 32VG + 20,其中VG的單位為伏特(V)。VG = 0時(shí)的增益經(jīng)過(guò)激光調(diào)整至絕對(duì)精度±0.2 dB。增益調(diào)整比例由片上帶隙基準(zhǔn)電壓源(由兩個(gè)通道共享)決定,該電壓源經(jīng)過(guò)激光調(diào)整以獲得高精度和低溫度系數(shù)。圖5所示為AD600和AD602的增益與差分控制電壓之間的關(guān)系。

  圖5:X-Amp傳遞函數(shù)

  為了了解X-AMP?系列的工作方式,請(qǐng)考慮圖6所示的示意圖。請(qǐng)注意,八個(gè)抽頭各自均連接到八個(gè)雙極性差分對(duì)(用作由電流控制的跨導(dǎo)(gm)級(jí))之一的一個(gè)輸入端;所有這些gm級(jí)的另一個(gè)輸入端則連接到放大器用于決定增益的反饋網(wǎng)絡(luò)RF1/RF2。當(dāng)發(fā)射極偏置電流IE被送至8個(gè)晶體管對(duì)之一(此處未顯示具體方式)時(shí),它成為完整放大器的輸入級(jí)。

  圖6:X-Amp原理示意圖

  當(dāng)IE連接至左側(cè)的對(duì)時(shí),信號(hào)輸入直接連接到放大器,從而產(chǎn)生最大增益。憑借良好的開(kāi)環(huán)設(shè)計(jì)并輔以負(fù)反饋,使得即使在較高頻率條件下,失真也非常低。如果IE現(xiàn)在被突然切換至第二對(duì),那么總增益會(huì)下降正好6.02 dB,而由于只有一個(gè)gm級(jí)保持有效,因此失真仍舊會(huì)很低。

  在現(xiàn)實(shí)中,偏置電流會(huì)“逐漸”從第一對(duì)傳遞到第二對(duì)。當(dāng)IE在兩個(gè)gm級(jí)之間均衡分配時(shí),這兩個(gè)級(jí)都激活;當(dāng)運(yùn)算放大器中的兩個(gè)輸入級(jí)爭(zhēng)搶環(huán)路控制(其中一個(gè)獲得完整信號(hào),而另一個(gè)獲得剛好一半信號(hào))時(shí),就會(huì)出現(xiàn)這種情況。

  分析表明,有效增益會(huì)減少20 log1.5(即3.52 dB),而不是大家首先預(yù)想的3 dB。在整個(gè)范圍內(nèi)均衡分配時(shí),該誤差相當(dāng)于±0.25 dB的增益紋波;不過(guò),插值電路實(shí)際上會(huì)生成偏置電流的高斯分布,有些IE始終在相鄰級(jí)中流動(dòng)。這使得增益函數(shù)更加平滑,并真正地減少紋波。隨著IE逐漸向右移動(dòng),總增益會(huì)逐漸下降。X-AMP?折合到輸入端的總噪聲為1.4 nV/Hz,僅略大于100 電阻的熱噪聲(25°C時(shí)為1.29 nV/Hz);折合到輸入端的噪聲是恒定的,而不受衰減器設(shè)置影響,因此輸出噪聲始終是恒定的且不受增益影響。

  圖7總結(jié)了很多X-AMP系列的特性。

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