高性能可变增益放大器VGA设计探讨

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仪放及VGA可控增益电路设计说明书

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修订记录目录目录1.方案设计 (5)1.1总体方案系统框图 (5)1.2仪表放大器的选择 (5)1.3 AGC设计选择 (6)2.理论分析与计算 (6)2.1.仪表放大器的相应计算 (6)2.2 VGA的电路设计 (7)3.硬件电路设计 (7)3.1.仪表放大器的电路设计 (7)3.2 VGA程控放大电路 (8)3.3自动增益控制AGC的电路设计 (9)4.软件设计分析 (9)4.1软件流程及框图 (9)5. 系统测试与总结 (11)5.1.测试方案 (11)1)测试环境 (11)2)测试方案: (11)5.2.测试用例及结果 (11)5.3.总结 (12)关键词:INA128,VGA,VCA摘要:本次系统分为俩个部分分别为仪放和VGA板的焊接使。

其中仪放使用INA128为核心完成放大,VGA及AGC以VCA810为核心完成放大,VGA增益放大通过程序控制键盘调节,AGC采用分立元件产生增益控制电压。

测试表明本系统各功能均已达到或超出了题目要求。

1.方案设计1.1总体方案系统框图本系统分为两部分,一部分为仪表放大器的设计,一部分为可变增益放大器VGA的设计。

系统框图分别如图一图二所示。

图一仪表放大器设计图二可变增益放大器AGC的设计1.2仪表放大器的选择题目所给要求仪放增益400倍,输出峰峰值10V条件下3dB带宽不小于10kHz,且仪放共模抑制比优于60dB,为了满足题目要求,本系统选择常用的INA128,该芯片在增益1000倍的情况下3dB带宽不小于20KHz,共模抑制比可达120dB以上,完全符合题目要求,而另一款备选芯片INA118在增益1000倍情况下3dB 带宽为7KHz ,与题目400倍3dB 带宽10KHz 的要求相近,很可能不满足要求故而不选用INA118而选用远远超出题目要求的INA128。

可变增益放大器vga原理

可变增益放大器vga原理

可变增益放大器vga原理
可变增益放大器(VGA)在无线通信的收/发信机模拟前端中起着至关重要的作用。

其原理是,通过对信号进行放大或衰减,以满足不同的信号处理需求。

VGA通常用于补偿射频模块和中频模块的增益衰减,将输出信号放大到
A/D转换器需要的幅度。

此外,VGA还通过AGC环路改变接收机的增益,调整各级信号动态范围,稳定输出信号功率。

在VGA电路中,有几个重要的性能指标,包括IIP3和THD。

由于VGA的输出信号幅度很大,因此这两个指标尤其重要。

此外,为了实现宽增益范围调节,同时保持不同增益输入功率下恒定的输出建立时间,VGA的增益与控制电压需要成dB线性关系。

VGA增益步长越小越精确,对ADC的要求也越低。

数字控制的VGA电路提供了30 dB的增益控制范围,使用7 b精确控制增益大小,具有较小的面积和功耗。

以上信息仅供参考,如有需要,建议查阅专业书籍或文献或咨询专业人士。

电压控制增益可变放大器

电压控制增益可变放大器

电压控制增益可变放大器(VGA)设计摘要本设计以VCA822芯片为核心,加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。

放大器的电压放大倍数从0.1倍到10倍变更,通过电压跟随器确保输入阻抗>1012Ω。

选用高增益带宽积的运放保证放大器的带宽大于15MHz。

关键词:宽带直流放大器;控制电压;电压变换;VCA822;ABSTRACTThis experiment is designed with VCA822 chip as the core, with other auxiliary circuit to realize the voltage gain of the broadband voltage magnification, as well as the accurate control of the output voltage. Amplifier voltage magnification changes from 0.1 times to 0.1 times through the voltage follower to ensure that the input impedance > 1012Ω. At the same time, the selection of high gain bandwidth product of the op-amp is to ensure the bandwidth of the amplifier greater than 15 MHZ.目录1.系统方案比较与设计2.理论分析与计算3.单元电路设计与计算3.1一级同相放大电路3.2二级可控放大电路3.3三级同相放大电路3.4四级反向放大电路3.5甲乙类功率放大电路4.系统测试5.结论6.参考文献1.系统方案比较与设计本设计采用手动调节的方法对宽带直流放大器的电压放大倍数进行控制。

高性能开关电容可变增益放大器的设计

高性能开关电容可变增益放大器的设计
号转 换 成 数 字 信 号l 1 ] , 再 由数 字 信 号 处 理 器 ( D S P ) 对 信 号进 行 处 理, 最 后 由 数 模 转 换 器
阵列和运 算放大器 电路 组成. 每 步长 6 d B . 第
益 如式 ( 4 ) 所示.

— 。
, z 取值 0 、 1 、 2 、 3 . k 是第二 级 电容 阵列 中可变 电 容 的导通系数 . k 是 考 虑 到寄 生 电容存 在 情 况
下 的导通系数 .
2 运 放 的 设 计
全差分 运算放 大 电路 对环 境 噪声具 有 更 强
3 0
北 方 工 业 大 学 学 报
的E g  ̄ - ; k/ l , , 如式( 3 ) 所 示 .

第 2 6 卷
的值. C 2 是 第 二级 V G A 的标准 电容 , 左边 7
个并联 的 C 2电容导 通个数为 , 右边 7 个 并联 电容 C 2 的导通 个 数为 . 和 变 化 范 围都 是 0到 7 . 因此 , 可 以得 到第 二 级 可变 电容 阵列
点, 可 用 于 模拟 电路 前 端 , 提 高 了 系统 的 动 态 范 围和 稳 定性 . 关键词
分类号
开关 电容 ; 可 变增 益 放 大 器 ; 运 算放 大器
TN4
无 线通信 系统 、 图像 传感器 等许 多设 备接 收
到 的信 号受外界各 种因素 的影 响 , 信 号 的强度有 高有低极 不 固定 , 而且 动态 范 围很 大. 为 了能够
( 1 + ) ・
( 3 )
v b 2
r o ut
图 4 第二 级 V GA 电路 电容 阵 列

(第4组)电压控制增益可变放大器设计(VGA)设计(DOC)

(第4组)电压控制增益可变放大器设计(VGA)设计(DOC)

题目: 电压控制增益可变放大器设计(VGA)设计216第四组摘要:基于压控增益放大器VCA822,设计一个能够对频率大于15MHz,幅值小于1V的信号进行调理的程控增益放大器。

该放大器增益17~58dB可调,具有自动增益控制的功能。

放大器的输出端用宽带运放AD811和分立元件搭建的推挽电路,加强该放大器的驱动负载的能力。

关键词:宽带放大器;VCA822;自动增益控制;推挽电路Abstract: Using FPGA as control core, a new method of designing a programmable gain amplifier which can handle with the signal that has the frequency more then 15MHz, and the amplitude less then 1V by using volt-controlling gain amplifier VCA822 is presented as following. The amplifier can be modulated from 10dB to 58dB, with the function of automatically controlling gain. The output side of this amplifier adopts the push-pull circuit constructed by wideband amplifier AD811 and discrete components, and enforces its ability of driving loads. Key words: wideband amplifier; VCA822; control of gain; push-pull circuit目录1、系统方案比较与设计 (3)1.1总体方案论证 (3)1.2主放大器选择 (3)1.3中间放大级方案论证 (3)1.4末级功率放大器方案论证 (4)2、理论分析与计算 (5)2.1带宽增益积分析 (5)2.2输出电压幅值 (5)2.3放大器稳定性分析 (5)3、单元电路设计 (5)3.1前级缓冲电路 (5)3.2增益可调的中间放大级 (6)3.3末级功率放大 (7)4、系统测试 (7)3.1测试方法 (7)3.2测试步骤 (8)3.3所用仪器设备 (8)3.4数据记录 (8)5、结论 (8)6、参考文献 (8)7、附录 (8)1、系统方案比较与设计1.1总体方案论证分析VGA放大器设计要求的指标,增益调节范围为17~58dB,带宽大于等于15MH,控制电压Vg= -1V~+1V,R i>10MΩ;当接50Ω的负载,要求Vop≥10V。

可编程增益放大器的分析与设计

可编程增益放大器的分析与设计

可编程增益放大器的分析与设计随着科技的不断发展,可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier,PGA)在电子电路领域中得到了广泛应用。

它具有可以根据需要调整增益的特点,在信号处理、传感器接口、音频设备等方面发挥着重要的作用。

本文将对可编程增益放大器的原理、特点和设计方法进行分析与探讨。

可编程增益放大器的基本原理是通过调节放大器的增益来实现信号的放大或衰减。

常见的可编程增益放大器一般由可变电阻网络和运算放大器构成。

可变电阻网络通过改变电阻值来调整放大器的增益,而运算放大器则起到放大信号的作用。

通过这两个部分的协同工作,可编程增益放大器可以实现不同增益的选择。

可编程增益放大器具有以下几个特点。

首先,它可以根据需要进行增益的调整,从而适应不同的应用场景。

其次,它具有较高的增益精度和稳定性,可以满足对信号处理的高要求。

再次,它可以实现低功耗和低噪声的设计,提高信号的质量。

最后,它具有较好的线性度和带宽,可以满足高速信号处理的需求。

在可编程增益放大器的设计过程中,需要考虑一些关键因素。

首先是电阻网络的选择,不同的电阻网络可以提供不同的增益范围和精度。

其次是运算放大器的选型,需要考虑增益带宽积、输入偏置电流和功耗等指标。

此外,还需要考虑功耗的优化和抗干扰能力的提高。

设计可编程增益放大器的方法主要包括两个方面。

首先是电路拓扑结构的选择,常见的有反馈式、前馈式和混合式等结构。

不同的结构适用于不同的应用场景。

其次是参数的优化和调整,可以通过仿真和实验的方法来确定最佳的参数取值。

同时,还需要考虑可编程增益放大器在整个系统中的匹配和接口的设计。

总而言之,可编程增益放大器作为一种灵活可调的放大器,具有广泛的应用前景。

通过对其原理、特点和设计方法的分析与探讨,可以更好地理解和应用可编程增益放大器。

相信在未来的发展中,可编程增益放大器将在电子电路领域中发挥出更大的作用。

50~500MHz可变增益放大器

50~500MHz可变增益放大器

50~500MHz可变增益放大器【摘要】介绍了一种高增益大动态范围的可变增益放大器(VGA),放大器受信号的控制,将不同功率的输入信号放大为一定功率电平,其主要特点是高增益、增益平坦度好、动态范围大、增益线性度好。

【关键词】高增益;可变增益;放大器1.引言在雷达接收机中,由于接收的信号功率动态范围大,所以需要自动增益控制系统(AGC)完成以下的功能:将小信号放大为一定功率电平,防止由于强信号引起的接收机过载;补偿接收机总增益的不稳定,而AGC的核心就是可变增益放大器(VGA)。

2.原理简介和设计2.1原理简介作为AGC的核心,可变增益放大器的增益单调地随外加控制电压地变化而变化,其增益与控制电压的关系如下图:图1 VGA控制电压与增益关系原理图基于增益、增益线性度、增益平坦度等技术指标的考虑,可变增益放大器的电原理框图如下:图2 VGA原理框图可变增益放大器是线性放大器,框图中VGA的各级模块均工作在线性区,放大器、衰减器和可变增益模块合理配置达到增益要求,均衡器补偿增益平坦度,滤波器减小带外增益,提高可变增益放大器的信噪比。

2. 2 电路设计2. 2. 1 VGA设计指标1) 输入信号动态范围:-85dBm~+5dBm;2) 工作频带范围:50~500MHz;3) 控制动态:≥90dB;4) 增益线性度:优于15%;5) 控制电压范围:0~10V;6) 控制电压起控时间:≤300ns; 7) 增益:90±3dB;8) 增益平坦度:20dB(>700MHz时)。

3)放大器模块与衰减器模块:放大器模块和衰减器模块需要合理配置,保证VGA各级模块在全动态范围内均工作在线性区.VGA总增益与各级模块增益关系如下:GVGA=GT-LB-LF+(GAMP-LATT)式中GVGA是VGA总增益,GT是可变增益模块的最大增益,LB是均衡器的插入损耗,LF是滤波器的插入损耗,GAMP是所有放大器模块总增益,LATT是衰减器模块的总衰减量,因此放大器模块与衰减器模块总增益(GAMP-LATT)是73dB;增益平坦度:2dB。

具有60dB动态范围的CMOS可变增益放大器设计

具有60dB动态范围的CMOS可变增益放大器设计

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引言
在无线 通信 系统 中 , 由于 多径 衰减 、 传输 损耗 等
信道效应以及复杂多变的通信环境等诸多因素的影
响 ,天线 接收 到 的信 号强 度将 波 动不定 。因此需 要
在保证误码率 的前提下压缩接收信 号的动态范围 ,
具有 6 0 d B 动态范围的 】 CMOS可变增益放大嚣设计
李斌
( 中国电子科技 集团第五十 四研 究所 , 河北 石 家庄 , 0 5 0 0 8 1 )
摘要 : 采用 0 . 1 8 u m R F C M O S 工艺设计 了具有指数增益特性的可变增益放 大器 ( V G A ) 。 该 电路核心结构
p r o c e s s . T h e VG A c o mp r i s e s t wo c a s c a d e d v a r i a b l e g a i n c i r c u i t s . T h e b a n d w i d t h i s e x t e n d e d u s i n g c a s c o d e rc a h i t e c — t u r e a s we l l a s a c t i v e i n d u c t a n c e l o a d . DC c o u p l i n g i s u s e d t o a c h i e v e s ma ll p a r a s i t i c a s we l l a s l o w a r e a . DC o f f s e t
总增 益控 制 范 围大 于 6 0 d B 。 电路 采 用 1 . 8 V电源 电压供 电 , 总 电 流 消耗 为 9 m A , 总 芯 片面积 为 5 3 0 m x
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高性能可变增益放大器(VGA)设计探讨作者:汤滟, Tang Yan作者单位:南京信息职业技术学院电子信息工程系,江苏,南京,210013刊名:山西电子技术英文刊名:SHANXI ELECTRONIC TECHNOLOGY年,卷(期):2010,(4)被引用次数:0次1.Khoury J M On the Design of Constant Settling Time AGC Circuits 19982.Calvo B Low-voltage Low-power CMOS IF Programmable Gain Amplifier 20063.Ramon Gonzalez The Flipped Voltage Follower:a Useful Cell for Low-voltage Low-power Circuit Design 20054.Gray P R Analysis and Design of Analog Integrated Circuits.4th edition 20035.Behzad Razavi RF Microelectronics 20046.王自强.池保勇.王志华CMOS可变增益放大器设计概述 2005(6)1.学位论文王丽基于CMOS 0.18μm工艺的一种流水线模数转换器的设计2007随着技术的进步,大量的数字和模拟电路集成在一个芯片上,面积和功耗越来越受关注,因此设计一种基于标准CMOS工艺的高性能低功耗模数转换器(ADC)成为本论文的目标。

ADC在无线通信、图像处理、音频技术和工业控制的广泛运用,如集成传感感器系统,传感器产生较宽的信号电平范围。

本文设计了一个9-bit浮点流水线模数转换,可应用于高性能大动态范围CMOS传感器。

浮点的方法加大ADC的输入动态范围,从而节省了面积和功耗,本设计的动态范围达78dB。

本文对浮点流水线ADC的原理和电路进行了深入的研究,设计并实现了由可变增益放大器(实现3-bit指数位)和6-bit流水线ADC(实现6-bit尾数位)两个主要模块构成的9-bit的浮点流水线ADC。

本文的研究意义在于该ADC在输出较少比特的情况下提高了它的动态范围。

本文详细的设计了9-bit浮点流水线ADC的每个组成部分。

第二章中,在讨论了几种ADCs后详细的介绍了浮点流水线ADC的原理。

第三章中,对运放、可变增益放大器、减法器、比较器等模拟电路单元进行了详细的设计。

第四章中对各类基本数字电路、触发器、译码器、时钟产生器等进行了详细的设计。

第五章中,详细的设计了用于可变增益放大器级和流水线级的子级3-bit闪速ADC、DAC。

最后在第六章对整个电路进行了整合与仿真。

本设计是在CMOS 0.18μm工艺基础上设计实现的。

2.期刊论文杨世忠.邢丽娟高性能VGA芯片AD8337在信号采集系统中的应用-电子元器件应用2007,9(10)AD8337是美国AD公司推出的一种新型可变增益放大器,它具有低噪音、低功耗和宽频带等特点,可在250MHz以下的任意频率下稳定工作.文中给出了AD8337的内部结构、功能特点和工作原理,并详细描述了AD8337在信号采集系统中的典型应用电路和使用注意事项.3.学位论文陈颖硬盘读写通道AGC系统的设计与仿真研究2007随着数据存储设备对计算、通信、消费和娱乐等领域普遍而深入的影响,为了满足不断出现的高性能外部设备的需求,硬盘技术一直在飞速发展。

当前硬盘驱动器工业的发展趋向于小型和微型。

硬盘容量的飞速增长要求有更强能力的读/写通道处理系统。

专用于硬盘读/写通道高性能模拟前端中的自动增益控制系统,可以对高存储密度条件下的硬盘读写通道的输入信号进行归一化放大,补偿未知的电路增益,抑制检测信号的绝对振幅,同时保留每个频谱成份中相对振幅的最佳可能分辨力,防止出现测量信道的饱和与数据的丢失。

实现自动增益控制系统所涉及的关键点有:可变增益放大器的设计、滤波器的恒量组延时特性、环路增益的稳定时间和系统环路的线性特性等。

依照硬件实现的原则讨论放大器增益的指数实现,并对比分析了构造的指数函数特性和标准的指数函数特性。

此外,对连续时间低通滤波器的组延时等问题进行了深入探讨,同时给出了不同条件下的实验检测结果。

建立高存储密度下硬盘读写通道模拟前端自动增益控制系统的环路模型,并进行相应的MATLAB仿真分析,可以为设计读/写通道的实验性平台提供部分重要信息,仿真结果也能为优化现有的读/写通道提供重要的理论依据,有助于硬盘伺服刻录技术的研究。

4.期刊论文王自强.池保勇.王志华.WANG Zi-qiang.CHI Bao-yong.WANG Zhi-hua CMOS可变增益放大器设计概述-微电子学2005,35(6)可变增益放大器是模拟单元电路之一,起着变化增益、调整信号动态范围、稳定信号功率的作用.文章综述了CMOS集成可变增益放大器的研究情况;给出了可变增益放大器的定义、应用、分类和主要指标,描述了多种开环和闭环放大器的结构,分析了相应的增益控制方法及其优缺点;说明了在CMOS工艺下实现放大器增益按指数变化的几种途径.最后,介绍了用于无线数字通信,具有宽带、高线性、低电源电压等高性能可变增益放大器的设计实例.5.学位论文熊秀春DVB-T接收机中CMOS接收信号强度指示器(RSSI)设计2008随着无线通讯的发展,人们对高性能、低功耗和低成本的要求越来越高。

在数字电视(移动或固定接收)成为目前研究热点的背景下,全球都在相关标准的推动下进行接收系统芯片的研究与实现,因此开发具有我国自主知识产权的接收机芯片具有重要的研究意义。

由于接收机接收信号的强度会在很大范围内变化,所以需要在保证误码率的前提下控制接收信号的强度以节省功耗和延长电池的使用寿命。

接收信号强度指示器(RSSI)通过检测信号强度来调节链路中的可变增益放大器的增益,从而控制输出信号强度,达到宽的动态接收范围。

因此,研制接收信号强度指示器(RSSI)对无线数字接收系统具有重要的作用。

接收信号强度指示器(RSSI)是DVB-T接收机的关键模块,本论文从DVB-T系统的角度出发,研究DVB-T接收机中的接收信号强度指示器。

本论文采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了两版接收信号强度指示器。

第一版的核心电路采用非平衡源极耦合对结构作为整流器,具有良好的整流功能;放大器采用折叠式二极管负载结构,比较适合低电源电压工作;偏置电路采用自举基准源,具有良好的电源抑制比。

芯片测试结果表明:在电源电压为1.8V时,RSSI的功耗为3.7mW;36MHz输入信号频率下的功率检测范围为-31.5 dBm~11.5 dBm,对应的输出指示直流电压为1.54V~0.54V,非线性误差小于±1.2dB,丛本实现了功率指示功能。

存在的主要问题是工艺稳定性较差和功率检测范围太小。

本文设计的第二版接收信号强度指示器解决了第一版电路增大到60dB,非线性误差减小到±0.9dB,工艺角特性得到了极大的改善。

本论文的研究具有一定的前瞻性,设计的接收信号强度指示器可以应用于DVB-T系统中。

在数字电视越来越热的背景下,本课题的研究具有很好的市场应用前景和工程应用价值。

6.期刊论文秦建军.许俊丽.孙青双通道低噪声单电源可变增益功率放大器AD605-国外电子元器件2001,1(5)AD605是AD公司生产的低噪声、双通道、dB线性的可变增益放大器。

可用于超声波和时间增益控制、高性能AGC系统以及信号测量等方面。

文中介绍AD605的功能和特性,分析了AD605的结构和工作原理,并给出了AD605的两种基本应用电路7.期刊论文ADI AD8264四通道 VGA瞄准通信、医疗放射和高级视频设备市场-电脑与电信2009(4)北京2009年4月3日电/美通社亚洲/-Analog Devices,Inc.,全球领先的高性能信号处理解决方案供应商,最新推出AD8264四通道VGA(可变增益放大器),这是一款针对正电子发射断层(PET)扫描仪、通信系统和高级视频设备而设计的高集成度器件.AD8264是首个集成四个模数转换器(ADC)驱动器的业界领先的四通道VGA,以放射设备为例,AD8264能替代八个器件,使设计工程师能减小印制电路板面积并简化布局.8.学位论文徐佳DVB-C射频接收机系统优化设计2008作为数字电视机项盒中前级关键模块,数字电视调谐器主要完成将射频信号变频为中频信号输入到后级解调模块中,并为后级电路提供相应的控制信号。

数字电视调谐器的性能直接决定输出到后级解调解码的信号质量,因此设计出高性能的接收前端系统对于整个数字电视机顶盒具有非常重要的意义。

SER1001T04是东南大学ASIC中心自主研制的三波段单变频数字电视调谐器专用芯片,该芯片集成了混频器,中频放大器,振荡器,中频可变增益放大器及一个数字可编程锁相环。

本论文的主要目的就是基于该专用芯片,设计并优化接收系统,实现数字有线电视的全波段电视接收。

本文设计了数字电视调谐器系统接收电路,并对各模块指标进行相应的优化。

首先介绍了市场主流调谐器的架构。

根据所设计的专用芯片,选择单变频的系统架构,对整个调谐器接收系统进行信号链路的指标分配。

然后详细设计了系统前级的LNA电路、VHF_L,VHF_H和UHF三波段跟踪滤波器电路、前级的高增益放大器电路和中频阻抗匹配电路以及印制电路板布局优化,提出了调谐器调试和测试方法,并制成印制电路板对调谐器前端电路与整个调谐器系统进行测试,测试结果也进行相应的分析。

最后利用本文设计的系统制成了调谐器,应用到南京数字有线电视机顶盒,成功接收了全波段数字有线电视节目,画面清晰流畅。

通过对系统的测试,本文所设计优化的调谐器,系统增益大于60dB,噪声系数小于10dB,镜像抑制比大于55dBc,适用于DVB-C制式的数字电视接收,可以满足数字电视前端接收模块的指标要求,是调谐器专用芯片SER1001T04的应用方案之一。

本文链接:/Periodical_sxdzjs201004036.aspx授权使用:西安电子科技大学(xadzkj),授权号:7a6f7c17-43e1-44d5-8561-9ead00b215f8下载时间:2011年3月21日。

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