概述
AD603是一款低噪聲、電壓控制型放大器,用于射頻(RF)和中頻(IF)自動(dòng)增益控制(AGC)系統(tǒng)。它提供精確的引腳可選增益,90 MHz帶寬時(shí)增益范圍為?11 dB至+31 dB,9 MHz帶寬時(shí)增益范圍為+9 dB至+51 dB。用一個(gè)外部電阻便可獲得任何中間增益范圍。折合到輸入的噪聲譜密度僅為1.3 nV/√Hz,采用推薦的±5 V電源時(shí)功耗為125 mW。
數(shù)據(jù)表:*附件:AD603低噪聲、90 MHz可變?cè)鲆娣糯笃骷夹g(shù)手冊(cè).pdf
增益以dB為線性,經(jīng)過(guò)精密校準(zhǔn),而且不隨溫度和電源電壓而變化。增益由高阻抗(50 MΩ)、低偏置(200 nA)差分輸入控制;比例因子為25 mV/dB,因此僅需要1 V的增益控制電壓就能覆蓋增益范圍的中間40 dB。無(wú)論選擇何種范圍,均提供1 dB的超量程和欠量程。對(duì)于40 dB變化,增益控制響應(yīng)時(shí)間不到1 μs。
差分增益控制接口允許使用差分或單端正或單端負(fù)控制電壓。可將數(shù)個(gè)這種放大器級(jí)聯(lián)起來(lái),由其增益控制增益偏置以優(yōu)化系統(tǒng)信噪比(SNR)。
AD603可以驅(qū)動(dòng)低至100 Ω的負(fù)載阻抗,且失真較低。對(duì)于采用5 pF分流的500 Ω負(fù)載,10 MHz時(shí),±1 V正弦輸出的總諧波失真通常為?60 dBc。進(jìn)入500 Ω負(fù)載的峰值額定輸出為±2.5 V(最小值)。
AD603采用專有的專利電路結(jié)構(gòu)X-AMP?。X-AMP含有0 dB至-42.14 dB可變衰減器,后接固定增益放大器。由于存在衰減器,放大器永遠(yuǎn)不必處理較大輸入,并且可以用負(fù)反饋來(lái)定義其(固定)增益和動(dòng)態(tài)性能。衰減器具有經(jīng)激光調(diào)整至±3%的100 Ω輸入電阻,且包含7級(jí)R-2R梯形網(wǎng)絡(luò),使觸點(diǎn)之間的衰減為6.021 dB。利用專有插值技術(shù),可提供以dB為單位的線性連續(xù)增益控制功能。
AD603的工作溫度范圍為?40°C至+85°C。
應(yīng)用
特性
- 線性dB增益控制
- 引腳可編程增益范圍
?11 dB至+31 dB(90 MHz帶寬)
9 dB至51 dB(9 MHz帶寬) - 所有中間范圍(例如?1 dB至+41 dB,帶寬:30 MHz)
- 帶寬與可變?cè)鲆鏌o(wú)關(guān)
- 輸入噪聲譜密度:1.3 nV/√Hz
- 增益精度:±0.5 dB(典型值)
功能框圖
引腳配置描述
典型性能特征
測(cè)試電路
AD603由一個(gè)固定增益放大器組成,其前端是一個(gè)0dB至42.14dB的寬帶無(wú)源衰減器,具有增益控制縮放因子40dB/V。該固定增益放大器在兩個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行激光微調(diào),分別為31.07dB(×35.8)或50dB(×358),也可以在這兩個(gè)范圍之間的任意增益值設(shè)置,具體通過(guò)連接引腳5和引腳7實(shí)現(xiàn)。將引腳5連接到公共端可獲得更高增益,此時(shí)輸出失調(diào)電壓從最小值增加到約60dB。對(duì)于任何給定范圍,帶寬與電壓控制增益無(wú)關(guān)。該系統(tǒng)在以下兩種情況下分別提供1.07dB的增益裕量和-11.07dB至+31.07dB的增益范圍:最大帶寬模式(引腳5和引腳7短接)。
這種X - AMP結(jié)構(gòu)相比以前的增益控制方法具有許多優(yōu)勢(shì)。最重要的是,其固定增益放大器采用負(fù)反饋來(lái)增加其精度。因?yàn)榇筝斎胄盘?hào)可以先被衰減,然后再進(jìn)行放大(例如,要得到±1V的輸出,在1 - dB/ + 41dB模式下,即固定增益為41.07dB時(shí),其輸入僅為8.84mV,因此失真可以很低)。同樣重要的是,信號(hào)增益和相位響應(yīng),以及脈沖響應(yīng),基本上與增益無(wú)關(guān)。
圖31是簡(jiǎn)化原理圖。輸入衰減器是一個(gè)7段R - 2R梯形網(wǎng)絡(luò),使用標(biāo)稱值為125Ω ± 20%的未微調(diào)電阻。在輸入和激光微調(diào)的100Ω ± 3% 2R電阻上并聯(lián)一個(gè)分流電阻,可確保在與外部電阻或電容結(jié)合使用時(shí),能精確控制增益和高頻轉(zhuǎn)角頻率。
輸入VINP的標(biāo)稱最大信號(hào)為1V rms(1.4V峰值)。使用推薦的±5V電源時(shí),雖然在±2V峰值時(shí)也能工作,但會(huì)增加諧波失真和饋通。引腳4(COMM)必須直接連接到輸入地;在此連接中,顯著的阻抗會(huì)降低增益精度。
輸入處施加的信號(hào)通過(guò)梯形網(wǎng)絡(luò)按6.02dB的倍數(shù)進(jìn)行衰減;因此,每個(gè)抽頭的衰減依次為6.02dB、12.04dB、18.06dB、24.08dB、30.1dB、36.12dB和42.14dB。采用獨(dú)特的電路技術(shù)來(lái)對(duì)這些抽頭點(diǎn)進(jìn)行插值,如圖31所示,從而提供從0dB到42.14dB的連續(xù)衰減。這有助于理解AD603的工作原理:它就像一個(gè)機(jī)械裝置,通過(guò)移動(dòng)滑塊從左到右來(lái)控制增益,其位置由控制電壓決定。引腳1和引腳2的詳細(xì)信息在“增益控制接口”部分介紹。
增益在任何時(shí)候都能精確確定,并且通過(guò)指數(shù)特性(X - AMP原理)自動(dòng)保證dB線性關(guān)系。實(shí)際上,增益會(huì)略微偏離理想規(guī)律,偏差約為±0.2dB峰值(例如,見圖5)。
噪聲性能
X - AMP的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是其卓越的噪聲性能。標(biāo)稱電阻在內(nèi)部抽頭點(diǎn)為41.7Ω(三分之一的125Ω),在27℃時(shí)表現(xiàn)出0.83nV/√Hz的熱噪聲(√4kTR)。放大器的第一級(jí)每√Hz的噪聲大于1nV/√Hz,總輸入噪聲為1.3nV/√Hz。這是因?yàn)樵谔菪尉W(wǎng)絡(luò)中使用了低電阻,以實(shí)現(xiàn)極低的指定噪聲水平。信號(hào)源阻抗與AD603的100Ω輸入電阻形成分壓器。在某些應(yīng)用中,由此產(chǎn)生的衰減可能不可接受,這就需要使用外部緩沖放大器,將高阻抗源與低阻抗AD603進(jìn)行匹配。
最大增益(即0dB抽頭)時(shí)的噪聲取決于輸入是短路還是開路。短路時(shí),可實(shí)現(xiàn)略高于1nV/√Hz的最小噪聲譜密度(NSD)。開路時(shí),看向100Ω的電阻為129nV/√Hz,因此噪聲增加到1.63nV/√Hz。(此計(jì)算假設(shè)如果AD603之前有一個(gè)900Ω電阻,例如,允許從高達(dá)10V rms的輸入進(jìn)行操作。)隨著所選抽頭遠(yuǎn)離輸入,源阻抗對(duì)噪聲的影響會(huì)迅速減小。
除了上述小變化之外,輸出的信噪比(SNR)基本上與衰減器設(shè)置無(wú)關(guān)。例如,在-11dB/ + 31dB范圍中,×35.8的固定增益將輸出NSD提高到46.5nV/√Hz。因此,對(duì)于1V rms的最大未失真輸出和1MHz帶寬,輸出SNR將為86.6dB,即20log(1V/46.5μV)。
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