AD603在信號(hào)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：AD603是美國(guó)ADI公司利用專利技術(shù)生產(chǎn)的一種低噪聲增益可程控集成運(yùn)算放大器，可廣泛用于射頻自動(dòng)增益放大、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換時(shí)的量程控制和信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)中。本文介紹了AD603的工作原理及使用要點(diǎn)，給出了以AD603為核心構(gòu)成的應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：AD603 程控增益放大器 低噪聲

1 引言

在很多信號(hào)采集系統(tǒng)中，信號(hào)變化的幅度都比較大，那么放大以后的信號(hào)幅值有可能超過A/D轉(zhuǎn)換的量程，所以必須根據(jù)信號(hào)的變化相應(yīng)調(diào)整放大器的增益。在自動(dòng)化程度要求較高的系統(tǒng)中，希望能夠在程序中用軟件控制放大器的增益，或者放大器本身能自動(dòng)將增益調(diào)整到適當(dāng)?shù)姆秶?。AD603正是這樣一種具有程控增益調(diào)整功能的芯片。它是美國(guó)ADI公司的專利產(chǎn)品，是一個(gè)低噪、90MHz帶寬增益可調(diào)的集成運(yùn)放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓成線性關(guān)系，壓擺率為275V/μs。管腳間的連接方式?jīng)Q定了可編程的增益范圍，增益在-11～+30dB時(shí)的帶寬為90Mhz，增益在+9～+41dB時(shí)具有9MHz帶寬，改變管腳間的連接電阻，可使增益處在上述范圍內(nèi)。該集成電路可應(yīng)用于射頻自動(dòng)增益放大器、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換量程擴(kuò)展和信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。

2 引腳排列是、功能及極限參數(shù)

AD603的引腳排列如圖1所示，表1所列為其引腳功能。AD603的極限參數(shù)如下：

表1 AD603管腳功能表

●電源電壓Vs：±7.5V；

●輸入信號(hào)幅度VINP：+2V；

●增益控制端電壓GNEG和GPOS：±Vs；

●功耗：400mW；

●工作溫度范圍；

AD603A：-40℃～85℃；

AD603S：-55℃～+125℃；

●存儲(chǔ)溫度：-65℃～150℃

3 AD603的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理

AD603的簡(jiǎn)化原理框圖如圖2所示，它由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端（VINP）的信號(hào)經(jīng)衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量是由加在增益控制接口的電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān)，而僅與其差值VG有關(guān)，由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達(dá)50MΩ，因而輸入電流很小，致使片內(nèi)控制電路對(duì)提供增益控制電壓的外電路影響減小。以上特點(diǎn)很適合構(gòu)成程控增益放大器。圖2中的“滑動(dòng)臂”從左到右是可以連接移動(dòng)的。當(dāng)VOUT和FDBK兩管腳的連接不同時(shí)，其放大器的增益范圍也不一樣。

當(dāng)腳5和腳7短接時(shí)，AD603的增益為40Vg+10，這時(shí)的增益范圍在-10～30dB。當(dāng)腳5和腳7斷開時(shí)，其增益為40Vg+30，這時(shí)的增益范圍為10～50dB。

如果在5腳和7腳接上電阻，其增益范圍將處于上述兩者之間。

AD603的增益控制接口的輸入阻抗很高，在多通道或級(jí)聯(lián)應(yīng)用中，一個(gè)控制電壓可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)運(yùn)放；同時(shí)，其增益控制接口還具有差分輸入能力，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)信號(hào)電平和極性選擇合適的控制方案。

4 應(yīng)用電路

圖3是由兩級(jí)AD603構(gòu)成的具有自動(dòng)增益控制的放大電路，圖中由Q1和R8組成一個(gè)檢波器，用于檢測(cè)輸出信號(hào)幅度的變化。由CAV形成自動(dòng)增益控制電壓VAGC，流進(jìn)電容CAV的電流Q2和Q1兩管的集電極電流之差，而且其大小隨A2輸出信號(hào)的幅度大小變化而變化，這使得加在A1、A2放大器1腳的自動(dòng)增益控制電壓VAGC隨輸出信號(hào)幅度變化而變化，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整放大器增益的目的。

圖4是AD603在信號(hào)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用電路，兩級(jí)AD603構(gòu)成程控增益放大器。該電路采用二級(jí)AD603順序級(jí)聯(lián)構(gòu)成，其輸出經(jīng)過高速A/D采樣后，由DSP計(jì)算需調(diào)節(jié)的增益量并控制A/D以獲得調(diào)節(jié)增益控制電壓，從而精確地控制放大器的增益。圖中的C16、C17、C18、C19用于電源去耦；C20、C21、C26為放大器的級(jí)間耦合電容；C23，C25用于AD603頻響的高頻提升。

5 注意事項(xiàng)

在AD603的應(yīng)用中要注意以下幾點(diǎn)：

（1）供電電壓一般應(yīng)選為±5V，最大不得超過±7.5V。

（2）在±5V供電情況下，加在輸入端VINP的額定電壓有效值應(yīng)為1V，峰值為±1.4V，最大不得超過±2V。如要擴(kuò)大測(cè)量范圍，應(yīng)在AD603的前面加一級(jí)衰減。這樣可使輸出電壓峰值的典型值達(dá)到±3.0V。因此AD603后面通常要加一級(jí)放大才能接A/D轉(zhuǎn)換器。

（3）電壓控制端所加的電壓必須非常穩(wěn)定，否則將造成增益的不穩(wěn)定，從而增加放大信號(hào)的噪聲。

（4）信號(hào)必須直接連在放大器的腳4，否則將由于阻抗較大而引起放大器精度的降低。