ADI實驗室電路:穩(wěn)定閉環(huán)自動功率控制電路

本文所述電路利用一個VGA (ADL5330) 和一個對數(shù)檢波器 (AD8318) 提供閉環(huán)自動功率控制。由于AD8318具有較高的溫度穩(wěn)定性，而且AD8318 RF檢波器可確保ADL5330 VGA的輸出端具有同樣水平的溫度穩(wěn)定性，因此該電路在整個溫度范圍都能保持穩(wěn)定。該電路還增加了對數(shù)放大器檢波器，用來將ADL5330從開環(huán)可變增益放大器轉(zhuǎn)換為閉環(huán)輸出功率控制電路。 AD8318與ADL5330一樣，具有線性dB傳遞函數(shù)，因此P對設(shè)定點傳遞函數(shù)也遵循線性dB特性。

圖1. ADL5330與AD8318配合在自動增益控制環(huán)路中工作(原理示意圖：未顯示去耦和所有連接)

電路描述

雖然可變增益放大器可提供精確的增益控制，但利用一個自動增益控制(AGC)環(huán)路也可以實現(xiàn)對輸出功率的精密調(diào)節(jié)。圖1顯示在AGC環(huán)路中工作的ADL5330。增加對數(shù)放大器AD8318后，該AGC在較寬的輸出功率控制范圍具有更高的溫度穩(wěn)定性。

ADL5330 VGA要在AGC環(huán)路中工作，必須將輸出RF的樣本反饋至檢波器(通常利用一個定向耦合器并增加衰減處理)。DAC將設(shè)定點電壓施加于檢波器的VSET輸入，同時將VOUT與ADL5330的GAIN引腳相連。根據(jù)檢波器的VOUT與RF輸入信號之間明確的線性dB關(guān)系，檢波器調(diào)節(jié)GAIN引腳的電壓(檢波器的VOUT引腳為誤差放大器輸出)，直到RF輸入的電平與所施加的設(shè)定點電壓相對應(yīng)。GAIN建立至某一值，使得檢波器的輸入信號電平與設(shè)定點電壓之間達(dá)到適當(dāng)平衡。

AGC環(huán)路中工作的ADL5330與AD8318的基本連接如圖 1所示。AD8318是一款 1 MHz至 8 GHz精密解調(diào)對數(shù)放大器，提供較大的檢波范圍(60 dB)，溫度穩(wěn)定性為±0.5 dB。ADL5330的增益控制引腳受AD8318的輸出引腳控制。電壓VOUT的范圍為 0 V至接近VPSx。為避免過驅(qū)恢復(fù)問題，可以用阻性分壓器按比例縮小AD8318的輸出電壓，以便與ADL5330的 0 V至 1.4 V增益控制范圍接口。

利用一個 23 dB的耦合器/衰減器，可以讓所需的VGA最大輸出功率與AD8318線性工作范圍的上限(900 MHz時約為−5dBm)相匹配。

檢波器的誤差放大器利用以地為參考的電容引腳 CLPF 對誤差信號(電流形式)進(jìn)行積分。必須將一個電容與 CLPF 相連，用來設(shè)置環(huán)路帶寬，并確保環(huán)路穩(wěn)定性。

圖2顯示針對900MHz正弦波和-1.5dBm輸入功率，輸出功率與VSET電壓在整個溫度范圍的傳遞函數(shù)關(guān)系曲線。請注意，AD8318的功率控制為負(fù)向式。減小VSET相當(dāng)于要求ADL5330提供更高的信號，因此一般會提高增益(GAIN)。

圖2 ADL5330輸出功率與AD8318設(shè)定點電壓關(guān)系曲線，PIN=-1.5dBm

AGC環(huán)路能夠控制接近ADL5330完整60dB增益控制范圍的信號。在通常極為重要的最高功率范圍內(nèi)，其溫度性能最精確。在輸出功率的最高40dB范圍內(nèi)，整個溫度范圍的線性一致性誤差在±0.5dB范圍內(nèi)。

對數(shù)放大器所帶來的寬帶噪聲可忽略不計。

為使AGC環(huán)路保持均衡，AD8318必須跟蹤ADL5330輸出信號的包絡(luò)，并向ADL5330的增益控制輸入提供必要的電平。圖3所示為圖1中AGC環(huán)路的示波器屏幕截圖。將采用50%。AM調(diào)制的1000MHz正弦波施加于ADL5330。ADL5330的輸出信號為恒定的包絡(luò)正弦波，其振幅與AD8318的設(shè)定點電壓1.5V相對應(yīng)。圖中還顯示了AD8318對不斷變化的輸入包絡(luò)的增益控制響應(yīng)。