AD8370翻译(9页).doc

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1、-AD8370翻译-第 9 页总则: AD8370是一个低成本,数控,可变增益的放大器(VGA),它提供精密增益控制、高IP3,和低噪声图。AD8370有优秀的变形性能和宽的带宽，使它成为合适的对现代接收机的设计的增益控制设备。对于宽输入,动态范围应用,AD8370提供两个输入范围:高增益模式和低增益模式。一个7位游标的跨导(g m)阶段.在有高于2 dB分辨率的情况下提供28 dB的增益范围和在有高于1 dB分辨率的情况下提供22 dB的增益范围。比第一个高17db的第二个增益范围可以选择提供改进的噪声性能。 AD8370通过应用适当的逻辑水平的PWUP销来供电。当断电时,AD8370消耗小

2、于4mA并且提供优良的输入到输出隔离。当工作在一个省电模式时增益设置被保存。AD8370的增益控制是通过一个串行8位增益控制命令。MSB在两个增益范围之间选择,和剩下的7位调整总增益获得精确的线性增益步骤。 ADI公司的装配在高速XFCB过程,高带宽的AD8370提供高频率、低失真。AD8370的静态电流通常是78毫安。这个AD8370放大器被装在一个紧凑，热增强的16封装 TSSOP包内并且温度范围在40C到+ 85C。 (1)工作原理 AD8370是一个低成本的,数控,微调可变增益放大器(VGA),它同时提供高IP3和低噪声因数。AD8370是装配在一个ADI专有高性能25 GHz硅双极型

3、工艺上。-3 dB带宽是贯穿整个变量增益范围的大约750 MHz。AD8370是典型的静态电流的78毫安。 一个省电特性减少电流到小于4mA。输入阻抗是大约200左右,和输出阻抗是大约100左右兼容滤波器和匹配使用在中频(IF)无线电应用程序的网络。因为没有输入和输出之间的反馈和放大器，输入放大器的阶段，输出负载是孤立的变化且随后来的阻抗变化,好输入输出隔离是被意识到的。好的失真性能和宽的带宽使AD8370是合适对现代微分接收机的设计的增益控制装置。这个如果需要的话，AD8370差动输入和输出配置是理想的适合完全微分信号链电路设计,它可以适应单端系统应用程序。模块构造AD8370的三个基本构建

4、块是一个可选择的高/低增益输入前置放大器,一个数字控制跨导(gm)块和一个固定增益输出级。前置放大器 有两个可选择的输入放大器。通过串行控制数据字符的最重要的一点(MSB)来选择。在高增益模式,整体设备增益为高于低增益设置7.1 V / V(17 dB)。这两个放大器使AD8370能够适应各种不同的输入振幅。两个增益范围的重叠处允许用户一些灵活性基于噪声和失真的要求。为了更多信息，可看到在增益范围部分之间的选择。 无论前置放大器被选中，输入阻抗是大约200左右。注意,输入阻抗是由使用有源电路元素和没有设置无源元件形成的。参见图38对一个简化的输入接口的示意图。跨导阶段 在数控gm部分有42dB

5、的可控增益,在每个增益范围可增益调整。这个步长分辨率范围从一个细 0.07 dB到粗6 dB /位,这取决于获得的代码。如图39,在42个dB总范围,28 dB的分辨率好于2 dB,22分贝的分辨率好于1 dB。图39显示了典型的可以应用于此放大器在不同增益设置的输入水平。最大输入取决于找到1 dB压缩或扩展点的 VOUT/ VSOURCE增益。注意,这不是V OUT/V IN。在这个方式,设备的输入阻抗的改变也是被考虑的。 (13)输出放大器输出阻抗是大约100左右且像输入前置放大器,这种阻抗是使用有源电路元件形成的。参见图40是一个简化的的输出接口示意图。 以AD8370总体来说，输出放大

6、器的增益是依赖负载的。下面的方程可以用来预测AD8370增益偏差在100时，当负载是多样的。例如,如果R LOAD是1 k,增益是1.80个因子(5.12 dB)在高于100时,其他条件都相等的情况下。如果R LOAD是50,增益是为0.669个因子(3.49 dB)在低于100时。数字接口和时机数字控制端口使用标准TTL接口。8位控制字是以一个连续的方式被读，当LTCH拐脚是保持低时。每个CLCK信号的上升沿来时，读取DATA拐脚。图41显示了时机图的控制接口。最小值为正时参数给出了Ta bl e 4。图42是一种简化数字输入插脚的示意图。 （14）应用基本连接图44显示了AD8370最小连

7、接所需的基本操作。 供应电压在3.0 V和5.5 V之间。VCCO和VCCI拐脚的供应应该是与至少一个低电感、表面-陶瓷且放置尽可能接近该设备的0.1F电容器解耦。 这个AD8370是设计用在微分信号链。微分信号允许改进的偶次谐波的取消和比通过使用一个单端设计更好的共模免疫力。为了充分利用这些好处,必须驱动和加载装置在一个平衡的方式。这需要非常小心,以确保共模阻抗值呈现给每个组输入和输出是平衡的。有不平衡的来源的驱动装置可以降低共模抑制比率。加载装置与一个不平衡负荷会引起偶次谐波失真降解,且过早输出压缩。一般来说,最佳设计是完全平衡,尽管AD8370在一个不平衡的环境仍然提供了令人印象深刻的使

8、用时的性能。 AD8370是一个很好的调节器,VGA。增益控制传递函数是线性的电压增益。在一个分贝的规模,对数转移函数的结果显示在图4。在低端的增益传递函数的斜率是陡峭的,提供一个相当粗劣的控制功能。在高的增益控制范围,分贝步长减小,允许精确增益调节。增益码AD8370的两个增益范围的被称为高增益(HG)和低增益(LG)。在每个范围内,有128种可能的获得密码。因此,最小增益低增益范围是给定的命名法LG0给予而最大收益范围通过LG127给予。这同样适用于高增益范围。HG0和 LG0基本上都关掉变量跨导阶段,因此没有获得这些代码输出(参见图26)。理论线性电压增益可以表示获得的代码的方面：AV是

9、线性电压增益。GainCode是数字增益控制字减去最高有效位(最后的7位)。MSB是8位增益控制字最重要的部分。MSB设置设备无论在高增益模式(MSB = 1)或低增益模式(MSB = 0)。 例如,HG45(或10101101二进制)的一个增益控制字结果在一个理论线性电压增益为17.76 V / V,计算为 在增益范围内可获得的增量或衰减是在增益码上简单的操作。 6-分贝增益步骤,相当于两倍或减半线性电压增益,完成两倍或减半增益码。 当AD8370首次供电,设备启动代码LGO,以避免电流过大。电特性 加电特性不会影响增益码,增益设置保存在省电模式。驱动AD8370(带PWUP低然而电压仍然是

10、作用在设备上)不删除或更改来自AD8370增益码,和相同的增益代码进行调整设备加电,即,当PWUP再一次处在高电压时。从设备去除电压,重新使用,然而,对LG0重组。 （15）选择增益范围在两个增益范围之间有一些重叠;用户可以选择哪一个是最适合他们的需要。当决定使用哪些前置放大器,考虑分辨率、噪声、线性和伪无动态范围(SFDR)。最要记住的重点是1. 低增益范围有更好的分辨率。2. 高的增益范围有一个更好的噪声图。3.高增益的范围具有更好的线性度和SFDR在更高的增益。4.相反,低增益范围具有较高的SFDR在较低增益处。随着增益的增加,要求交付相同的输出振幅的输入振幅降低。这导致更少的畸变的输入

11、阶段,因此OIP3增加。在某些时候,畸变的输入级就变成足够的小以至于非线性输出阶段占主导地位。OIP3并不显著提高,因为增益增加超过了OIP3曲线的拐点。这个IIP3曲线有一个拐点为了同样的理由;然而,随着增益增加超过这个拐点,IIP3开始减少,而不是增加。这是因为在这地区OIP3是恒定的,因此增益越高,IIP3越低。 这两个增益范围在大约13分贝功率增益SFDR相同。布局和操作注意事项 AD8370每个输入和输出拐脚呈现要么100或50阻抗相对于各自的交流范围。确保信号完整性被印刷电路板并不严重损害,相关连接痕迹应该提供一个适当的特性阻抗到地上平面。这可以通过适当的布局获得。当铺设一个射频跟

12、踪与控制阻抗,考虑以下:1. 隔开地线层的两侧信号踪迹至少三线宽度去确保一个微波传送带(垂直介质)线形成,而非共面(横向介电)波导。2. 确保微带线的宽度是固定的和尽可能的不连续,例如沿着线的长度的组件垫。宽度变化导致阻抗线上的不连续和可能会导致不必要的反射。3. 不要使用丝网印刷在信号线,因为它改变了线路阻抗。 保持输入和输出连接线的长度尽可能的短。图46显示了PC板的截面,图 5显示,提供100线路阻抗的fr 4板材料在r = 4.6的尺寸。它可以在设计有50维度的微量板通过移除地线层在三线宽度的区域下方的痕迹达到近似100。 (16)AD8370包含数字和模拟部分。注意以确保数字和模拟的

13、部分是在PC板充分隔离。为每部分的连接在只有一个点的单独地线层的使用通过一个铁素体珠电感器确保数字脉冲不负面地影响AD8370的模拟部分。 由于AD8370的电路设计的性质,必须要注意最小化输入输出的寄生电容。AD8370每个输入的并联电容超过几pF，就可能成为不稳定。在高源电容下建议输入插脚用串联电阻。 在某些情况下,高瞬态和噪声水平在电源、地面、和数字输入下能重新设定AD8370使之有一个意想不到的增益代码。这进一步强化了适当的绕过和去耦供应需求。用户也应该注意,探索AD8370和在电路调试也可能引起同样的效果的相关电路。方案 AD8370包是一个紧凑,热增强TSSOP 16引脚的设计。

14、在该设备的底部的一个大暴露的桨提供了通往地面的电路的一个热效益和低电感。正确使用交互式特性,PCB需要直接联系下设备,连接到一个ac / dc有尽可能多的贯穿孔来焊降低电感和热阻抗共同点参考。单端到微分变换 AD8370主要是设计为关联微分信号。该设备可用于单端到微分简单转换只需终止未使用的输入到地面（使用一个电容器如图47）。电抗是在工作频率可以忽略不计的交流耦合电解电容器应被选择。例如,使用在每个输入节点在100 MHz，1 nF电容器C AC的使用提供了一个容抗为-j1.6。这个变弱了应用输入电压0.003分贝。如果10 pF电容器被选定后,当工作在200源阻抗，电压送到输入将会降低2.

15、1 dB。 图48说明了单端输入驱动多个增益码下的输出的差动平衡。差动平衡是比小于250 MHz的信号频率好0.5分贝。 图49描绘了在10 MHz内整个增益范围的差动平衡。这个平衡是退化为低增益设置,因为有限的共同增益允许一些应用于INHI的输入信号直接传递到OPLO拐脚。 在更高的增益设置下，微分增益占主导地位和平衡被恢复。尽管在平衡方式下放大器是不再被驱动，但失真性能仍然是充足的对大多应用程序。图50显示了谐波失真电路的性能在图47的整个增益范围。 (17) 如果放大器驱动在单端模式,输入阻抗变化取决于用来终止其他输入的电阻的值在RTERM是终止电阻连接到其他的输入。直流耦合操作 AD8

16、370也是一个直流精确VGA。出现在输出插脚的普通-模式直流电压是内部设置为使用本质上是一个连接积极的电源轨道和普通(地面)之间的插脚的缓冲电阻分压器网络的midsupply。，输入插脚在略高于直流的潜力下是典型的 250 mV 550 mV，高于输出插脚。在一个典型的单电源应用程序下,它是有必要提高常见模式的参考电平源和负载来概略地midsupply保持对称摆动且以避免凹陷或开发来自输入和输出插口的强烈偏置电流。这是可能的使用平衡双重供应来允许地面参考源和负载,如图51。通过连接VOCM插脚和未使用的输入到地面,输入和输出常见-模式的电位被迫虚接地。这允许直接耦合的地面参考源和负载。最初的差

17、动输入补偿通常只有几个100V。超过这温度，输入失调可能高达几十mVs。如果精确的直流精度需要有温度和时间,这可能是必要的去定期测量输入偏移和应用必要的相反偏移对未使用的差分输入，取消输出结果抵消。为解决双重供应是不方便的情况,第二个选择呈现在图52。AD8138差动放大器的共模是用来转化推进的midsupply源的水平,它允许直流准确性能与地面参考源不需要双重供应。图52的带宽解决方案是被AD8138的增益-带宽积限制。归一化频率响应的两种实现如图53。 (18)ADC接口尽管AD8370旨在提供一个100输出源阻抗,设备能够驱动各种负载,同时保持合理的增益和失真性。AD8370的一个常见的

18、应用是输入滤波器抽样接收器和宽带宽动态范围数字转换器的ADC驱动。宽的增益调节范围允许使用低分辨率 ADCs。图54演示了一个典型的ADC接口网络。在定义用于接口的网络组件值时很多因素需要被考虑,如所需的操作的频率范围,输入摇摆,和ADC的输入阻抗。交流耦合电容,C AC应该被用来阻止AD8370输出的任何潜在的直流偏移,否则就要消耗可用低范围的ADC。C AC电容器应该足够大,这样他们呈现微不足道的电抗超过操作的预定频率范围。这个VOCM插脚可作为一个对ADC的外部引用,不包括随行参考。不论发生何种情况,建议VOCM插脚通过一个比较大的分路电容器(1 nF 10 nF)与地面解耦来帮助最小化

19、宽带噪声拾音器.通常它是明智的包含输入和输出寄生抑制电阻R IP和R op。寄生抑制电阻帮助防止共振效应,共振效应是内部键合线电感,垫到衬底电容和印刷电路板踪迹原图的杂散电容产生的。如果省略,不可能观察到不良的沉降特征。通常,需要帮助抑制谐振的影响只有10到25的串联电阻。考虑到大多数ADC呈现一个相对较高的输入阻抗，非常小信号丢失在R IP和R OP 系列电阻器中。在定义了合理的耦合电容值,抑制电阻、和终端电阻器后,是时间来设计中间滤波网络。图54示例表明一个二阶,低通滤波器网络是由系列电感和并联电容器组成的。滤波网络使用的订单和类型取决于被ADC接口所需的高频抑制,以及通带纹波和群延迟。在

20、某些情况下,信号谱可能已经有足够的有限带宽以至于过滤网络是没有必要的,在这种情况下zs将是短且ZP将是开放的。在其他情况下,可能需要有一个相当高阶的抗锯齿过滤器来减少不必要的高频率谱从ADC的别名分成第一奈奎斯特区域。要正确设计滤波网络,就必须考虑AD8370和ADC输入提出的整个源和负载阻抗,包括抑制和终端电阻的额外的贡献。过滤器的设计可以使用单端等效电路,如图55。地址滤波器合成各种参考是可用的。大多数为各种滤波器类型和命令提供表格,指示规范化在1赫兹截止频率的电感和在1负载的电容值。通过实际所需的截止频率和负载阻抗扩展元素值的归一化原型后,它是重要的，用分裂系列元素一半电抗来实现最终的均

21、衡滤波器网络元件值。 (19)举个例子,一个二阶巴特沃斯低通滤波器的设计是微分负载阻抗1200,并且AD8370衬垫的源阻抗的假定为120。归一化系列电感值为10到1、负载到源阻抗比是0.074 H,规范化并联电容器是14.814 F 。截止频率为70 MHz时,单端等效电路包括一个200nH系列电感且后跟一个27 pF电容器。为了实现平衡等效,简单地把200 nH一半电感实现如图56的网络。一个完整的设计例子如图58。配置了有输入终止的单端-微分变换的AD8370呈现单端型75的输入。一个六阶切比雪夫微分滤波器用于AD8370的接口输出到AD9430 170 MSPS的输入,12位的ADC。

22、过滤器用于最小化假频效果和改善谐波失真性能。AD9430的输入以1.5 k电阻器终止，以至于整体负载呈现到滤波器网络是1k。AD8370的可变增益扩展了ADC的可用的动态范围。组合的测量在42 MHz互调失真呈现图57。图57,互调产物可比ADC的噪声板。组合的无寄生动态范围是好于70 MHz测量带宽的66分贝。3 V操作 在低至3V的电压且有轻微的性能退化时操作AD8370是可能的。表6给出了在3v的典型的规范操作。 (20)评估板和软件评估板允许AD8370通过使用标准50测试设备的快速测试。该示意图如图59。变压器T1和T2是用来转换50源和负载阻抗与所需的输入和输出参考水平。顶部和底部层显示在图63和图64。接地层被移除在T1和INHI和INLO插脚之间的痕迹使之近似100特性阻抗。 评估板是允许来自大多数计算机串行增益控制的AD8370控制软件。评估板是通过电缆连接的并行端口计算机。调整适当的滑动条控制软件自动更新AD8370的增益代码在要么是线性要么是对数样式下。 (22)