通用可變放大器的設(shè)計(jì)說明-文庫吧
2025-04-04 00:48 本頁面
【正文】 躍性的提高，集成電路和放大電路起到了重要的作用。隨著電子技術(shù)和放大電路高速發(fā)展和普及，如幾年前的3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 WIFI 局域網(wǎng)絡(luò)，使我們越來越受益。集成電路的發(fā)展越來越傾向于大規(guī)?；呻娐泛统笠?guī)模集成電路。因此集成電路在世界范圍內(nèi)的發(fā)展也是相當(dāng)?shù)难杆俚?，在一些技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)是一個(gè)信息產(chǎn)業(yè)鏈，可變增益放大器的角色也發(fā)揮著越來越大的作用。在我們平時(shí)的空氣層存在著各種的不同不可預(yù)測的非理想因素，引起一些不好的效果，在系統(tǒng)的傳輸?shù)倪^程中信號有了很大的變化，直接導(dǎo)致通信系統(tǒng)的質(zhì)量。天線接收到的信號強(qiáng)弱就有了很大的變化，如：噪聲大、通話質(zhì)量下降，信號衰減。在傳輸信道的非線性因素的影響下，使得信號產(chǎn)生衰減，同時(shí)信道中的噪聲同樣也會(huì)對信號的傳輸產(chǎn)生重大影響，從而就使信號的強(qiáng)度起伏波動(dòng)大，信號時(shí)大時(shí)小，信號強(qiáng)度有時(shí)甚至只有幾十個(gè)分貝。信號強(qiáng)度的最大值和最小值的差值范圍稱為接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，要使接受到的信號盡可能的穩(wěn)定準(zhǔn)確，自動(dòng)增益控制（自動(dòng)增益控制電路，簡稱AGC）在接收機(jī)系統(tǒng)通常是必不可少的。自動(dòng)增益控制電路的作用是輸入信號的振幅值較低，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇的輸出幅值較大的增益在一定范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，同樣的當(dāng)輸入信號的幅度值逐漸偏高時(shí)，AGC自動(dòng)選擇相應(yīng)的增益使得輸出的幅度值穩(wěn)定在一個(gè)特定的范圍，也就是說對于不同的幅度值會(huì)有相應(yīng)得反應(yīng)。自動(dòng)增益控制電路可以使輸出幅度值在一定范圍內(nèi)，基本一致（如圖 11）。性能高的優(yōu)良的控制電路會(huì)使輸出幅度值控制在下級ADC需要的輸入信號動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)。和自動(dòng)增益控制系統(tǒng)最重要的部分是一個(gè)可變增益放大器（可變增益放大器，簡稱VGA）。 圖 11 具有數(shù)字AGC的閉環(huán)VGA結(jié)構(gòu)由圖 11可知具有數(shù)字AGC的閉環(huán)VGA圖主要是由反饋控制器和控制對象（VGA）兩大部分組成，反饋控制器由電壓比較器單元，控制電壓發(fā)生器單元，直流放大器，低通濾波器單元，一個(gè)電平檢測器單元，控制VGA的基本單位是基本恒定的輸出信號和之前的不變。隨集成電路的發(fā)展使可變增益放大器發(fā)展帶動(dòng)了 AGC 的發(fā)展， AGC 在許多的測控設(shè)備、智能設(shè)備等方面的應(yīng)用也越來越廣泛。增益模式可變增益放大器是：不斷變化和不連續(xù)變化中兩類。實(shí)際改變增益方有許多種方法，每種方法都各有各自的特點(diǎn)，各有各的優(yōu)勢，各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。具有開環(huán)源極電阻負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的集成運(yùn)算放大器，在改變運(yùn)算放大器的源極電阻、輸出等效阻抗或等效輸入跨導(dǎo)是都可以有效的改變其增益的幅度。但是僅僅單純的改變簡單地源極電阻和輸出等效阻抗并不能很好的得到高且優(yōu)良的可變增益放大器，特別值得提出的是動(dòng)態(tài)性能方面確實(shí)很難得到滿足。因此在本次的通用可變增益放大器設(shè)計(jì)中就是針對在這個(gè)基礎(chǔ)上去創(chuàng)新的。從各方面，從通用可變增益放大器，電流流動(dòng)的角度使用，和使用可變增益放大器的選擇是非常重要的，這是很有意義的，其實(shí)VGA 已經(jīng)運(yùn)用于多個(gè)領(lǐng)域之中，如：多種遙感技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)、無線局域網(wǎng)方面都有很重要的運(yùn)用，VGA 的頻率范圍涉及的非常廣泛。由于VGA的增益特性前景大、發(fā)展空間大、利潤高、廣泛運(yùn)用與各領(lǐng)域，因此有越來越多的公司人力愿意投入到 VGA 的研究與開發(fā)方面，VGA在最近幾年里的發(fā)展很快，許多的實(shí)行的新觀點(diǎn)、新技術(shù)被提出來，但是由于VAG的本身制作難度大，真正用來做成產(chǎn)品的方案卻不是那么很多。VGA的應(yīng)用的歷史和實(shí)踐證明，實(shí)際電路的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)變得越來越成熟，并在電路中具有重要作用。 可變增益放大器的發(fā)展趨勢u 隨著無線技術(shù)以及相關(guān)ADC 高精度的發(fā)展。系統(tǒng)中對于噪聲的要求越來越高，對于不同的ADC或者射頻接收器等來說，噪聲是絕對不能忽略的因素。例如隨著 ADC 位數(shù)的增加，噪聲的要求必然增加?，F(xiàn)在國內(nèi)外對于 VGA 的研究都會(huì)對如何降低噪聲進(jìn)行研究。u 由于高性能的VGA將面對著高性能射頻電路、高位數(shù)的ADC的拼接，如何能夠在降低噪聲的同時(shí)達(dá)到高線性度是一個(gè)研究方向。目前提出提高線性度的方法分為三類：第一類是增大系統(tǒng)中電流，但是這會(huì)帶來功耗的增加。第二類是用于低頻電路。第三類方法是針對小輸入擺幅的電路設(shè)計(jì)。以上的三種方式無論哪種方式都需要對 VGA 系統(tǒng)中的其它性能進(jìn)行折衷。u 在21世紀(jì)這樣信息化的時(shí)代越來越多的電子終端和便捷式電子終端走進(jìn)了我們的生活，成為我們生活中不可缺少的一部分。如：手機(jī)終端、電腦、等。這些電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家通常配備單節(jié)或兩節(jié)電池供電。隨著生活水平的提高，和繁忙的工作使我們越來越離不開我們的電子設(shè)備，因?yàn)殡姵氐拇龣C(jī)能力是有限的，這樣我們就要需要提高電子設(shè)備待機(jī)的能力。而提高電子終端的待機(jī)的方法主要有兩種方式：一是提高電池的容量，二是在電子設(shè)備本身屬性上下工夫，如：簡化電路，使其低功耗。在這兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上提高電池的容量這個(gè)很容易實(shí)現(xiàn)，而在電子的本身找下功夫就需要簡化電路，多使用低損耗的工作電路。然而低損耗電路就迫切的需要降低電壓、和實(shí)現(xiàn)低耗能的轉(zhuǎn)換器。因而對于那些低電壓、低耗能的VGA迫切的需要，這樣的話就需要通用可變增益放大器。u 更高頻率下使用的VGA，隨著高速 ADC 的發(fā)展，對于高速下使用的 VGA 需求也越來越大。如何在保持低功耗、高線性度和低噪聲的情況下實(shí)現(xiàn)高速 VGA 也是一種研究趨勢。2 通用可變增益放大器的基礎(chǔ) 增益放大器的分類目前我們可依據(jù)可變增益放放大器器的核心領(lǐng)域：增益控制方式。就可把增益放大器的增益效果和增益變化的快慢步來實(shí)現(xiàn)編程增益放大。通用可變增益放大器的模擬信號的增益調(diào)制的影響。我們知道，該可變增益放大器的增益是不斷變化的，因此不能接收解調(diào)，提高了放大器的增益調(diào)制是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的誤差
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