可變增益放大器(VGA)用于多種遠(yuǎn)程檢測和通信設(shè)備中，能夠?yàn)樾枰邉?dòng)態(tài)范圍的信號(hào)鏈提供出色的性能。從超聲波、雷達(dá)、激光雷達(dá)、無線通信到語音分析等應(yīng)用都利用VGA來提供杰出的性能。
可變增益放大器原理
模擬電路需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大或衰減，這一功能可由可變增益放大器（VGA）實(shí)現(xiàn)。它在無線通信的收／發(fā)信機(jī)模擬前端中，起著至關(guān)重要的作用。圖 1 是用于 GPS 的接收機(jī)模擬前端圖。處于基波頻率的 VGA 補(bǔ)償射頻模塊和中頻模塊的增益衰減；VGA 將輸出信號(hào)放大到 A／D 轉(zhuǎn)換器需要的幅度。AGC 環(huán)路改變接收機(jī)的增益，調(diào)整各級(jí)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍，穩(wěn)定輸出信號(hào)功率的作用。
對(duì)于 VGA 電路，IIP3 和 THD 是重要的指標(biāo)，因?yàn)樗妮敵鲂盘?hào)幅度很大。其次，為了實(shí)現(xiàn)寬增益范圍調(diào)節(jié)，同時(shí)保持不同增益輸入功率下恒定的輸出建立時(shí)間，要求 VGA 的增益與控制電壓成 dB 線性。VGA 增益步長越小越 ，則對(duì) ADC 的要求越降低。在文中，數(shù)字控制的 VGA 電路提供了 30 dB 的增益控制范圍，使用 7b 控制增益大小，所耗面積和功耗小。
可變增益放大器電路圖設(shè)計(jì)
如圖所示為壓控增益放大電路：
利用場效應(yīng)管柵極電壓與漏-源極電阻RSD之間成近似對(duì)數(shù)關(guān)系可構(gòu)成壓控增益放大器。該電路采用集成芯片LM307作為放大電路，采取反相輸入形式。
由圖（a）可知，RSD與R1組成分壓電路（對(duì)Vi分壓）。4個(gè)1N914二極管的管壓降與電阻R5的壓降之和等于場效應(yīng)管的柵極電壓VG。該VG與控制電壓VC呈非線性關(guān)系，但控制電壓VC與放大器增益的衰減量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖（b）所示。
由圖（b）可知，控制電壓VC越大，放大器增益的衰減量越小，即當(dāng)VC≥7V時(shí)，放大器的增益最大（衰減最小）；當(dāng)VC=0V時(shí)，放大器增益的衰減量最大（增益最小）。
圖（a）所示電路增益的最大值和最小值為：
當(dāng)VC≥7v時(shí)，增益的最大值為：Avmax=-R3／（R1+R2）。
當(dāng)VC=0V時(shí)，增益的最小值為：Avmin=-R3／（R2//RSD+R1）。
電路的上限截止頻率取決于R1和場效應(yīng)管極間電容所構(gòu)成的低通濾波器。對(duì)于圖（a）所示元件參數(shù)，其最壞上限截止頻率可達(dá)1.8MHz，該數(shù)值是在VC≥7V的情況下測得的（即電路增益最大時(shí)測得的）。
可變增益放大器電路圖設(shè)計(jì)
寬頻帶可變增益電路：
場效應(yīng)晶體管可作為在光電9906運(yùn)算放大器的反饋回路中的純增益控制設(shè)備。電阻式T網(wǎng)絡(luò)將SD201MOS晶體管用作接地腳，電阻值的選擇是為了晶體管電力地靠近求和點(diǎn)和自動(dòng)地限制信號(hào)總和。
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