通用可变增益放大器
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。
AD8370应用指南( 可变增益放大器)
AD8370是美国AD公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高IP3和低噪声系数以及优良的失真性能和较宽的带宽，可以广泛应用于差分ADC驱动器、IF采样接收器、射频／中频放大中间级、SAW滤波器接口、单端差动转换器中。
文章介绍了AD8370的基本原理及应用设计方法。
关键词：AD8370；数字控制；可变增益；放大器１ 概述ＡＤ８３７０是美国ＡＤ(ＡＮＡＬＯＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮＣ)公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高ＩＰ３和低噪声系数。
由于其具有优良的失真性能和较宽的带宽，所以特别适合作为现代接收器设计中的增益控制器件应用。
图１是ＡＤ８３７０的原理框图。
在宽输入动态范围应用中，ＡＤ８３７０可提供两种输入范围，分别对应于高增益模式和低增益模式。
它内部的一个７位衰减器在提供２８ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于２ｄＢ，而在２２ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于１ｄＢ。
ＡＤ８３７０的输入增益选择范围为１７ｄＢ，可输出低失真的高电平。
ＡＤ８３７０可通过在ＰＷＵＰ引脚上输入合适的逻辑电平来上电或者断电。
当关闭电源时，ＡＤ８３７０的消耗电流小于５ｍＡ，并可提供优良的输入输出隔离。
ＡＤ８３７０采用ＡＤＩ 高速ＸＦＣＢ方法，因而可在宽带情况下提供高频率和低失真特性，其典型静态电流为７８ｍＡ。
ＡＤ８３７０可变增益放大采用的是密集的１６脚ＴＳＳＯＰ封装，工作温度范围为－４０℃～＋８５℃。
其主要特点如下：●差动输入为２００Ω；●差动输出为１００Ω；●噪声系数为７ｄＢ（最大增益时）；●频带宽度可从低频到７００ＭＨｚ（－３ｄＢ）；●具有４０ｄＢ的精确增益范围；●带有串行７位接口；●可通过管脚编程低、高增益，其中低增益范围为－１１～１７ｄＢ，高增益范围为＋６～３４ｄＢ；●输入动态范围很宽；●单电源可低至３Ｖ。
ＡＤ８３７０可应用于差动ＡＤＣ驱动器、ＩＦ采样接收器、射频／中频放大中间级、ＳＡＷ滤波器接口以及单端差动转换等领域。
VCA810中文资料
VCA810高增益调节范围，宽带，可变增益放大器VCA810特点：1、高增益调节范围：±40分贝2、微分/单端输出3、低输入噪声电压：2.4nV/√Hz的4、恒定带宽与增益：达到35MHz5、较高的分贝/ V的增益线性度：±0.3分贝6、增益控制带宽：25MHz的7、低输出直流误差：<±40mv8、高输出电流：±60毫安9、低电源电流：24.8毫安（最大为-40° C至+85° C温度范围）主要应用领域：光接收器时间增益控制、声纳系统、电压可调主动滤波器、对数放大器、脉冲振幅补偿、带有RSSI的AGC接收机、改善更换为VCA610芯片描述：VCA810是直流耦合，宽带，连续可变电压控制增益放大器。
它提供了差分输入单端输出转换，用来改变高阻抗的增益控制输入超过- 40DB增益至+40 dB的范围内成dB/ V的线性变化。
从±5V电源工作，将调整为VCA810的增益控制电压在0V输入- 40DB增益在-2V输入到+40 dB。
增加地面以上的控制电压将衰减超过80dB的信号路径。
信号带宽和压摆率保持在整个增益的不断调整range.This40分贝/ V的增益控制精确到±1.5分贝（±0.9分贝高档），允许在一个AGC应用的增益控制电压为接收使用信号强度指示器（RSSI）的精度为±1.5分贝。
出色的共模抑制，并在两个高阻抗输入的共模输入范围，允许VCA810提供差分接收器的操作与增整。
以地为参考的输出信号。
零差分输入电压，给出了一个很小的直流偏移误差0V输出。
低输入噪声电压，确保在最高增益设置好输出信噪比。
在实际应用中，脉冲前沿的信息是至关重要的，和正在使用的VCA810，以平衡不同的信道损耗，群延迟变化最小增益设置将保留优秀的脉冲边沿信息。
一种改进的输出阶段提供足够的输出电流来驱动最苛刻的负载。
虽然主要用于驱动模拟到数字转换器（ADC）或第二阶段的放大器，±60毫安输出电流将轻松驱动双端接50Ω线或被动的后过滤超过±1.7V输出电压范围的阶段。
20可变增益放大器的设计
DA转换器构成的可编程增益放大器 除法器型可编程增益放大器
可编程仪表放大器
• PGA205
(有电阻型，引脚型，数字型）
模拟开关的基本原理
模拟开关的结构是将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET并联，可使信号在两个方向上同等顺畅地通过，因而 也没有严格的输入端与输出端之分。n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输入与输出电压比决 定。两个MOSFET由内部反相与同相放大器控制下导通或断开。这些放大器根据控制信号是CMOS或是 TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双电源，对数字输入信号进行所需的电平转换。（CD4066没有电 平转换）。
模拟开关的应用
3、音频信号的失真问题
音频信号对失真的要求都比较高，模 拟开关在切换音频信号时由于导通电 阻随信号变化（即非线性）产生了信 号失真。
模拟开关的应用
4、高频或视频的特殊要求：
RON和寄生电容之间的平衡对视频信号非常重要。RON较大的传统模拟开关需要额外增益级来补偿插 入损耗。同时，低RON开关具有较大寄生电容，减小了带宽，降低视频质量。低RON开关需要输入缓冲器， 以维持带宽，但是这会增加元件数量。L、T型开关适合高频开关，有比较高的隔离度，可以利用单刀双 置。
电阻越小、越平坦越好
模拟开关的基本原理
模拟开关CD4051-53特性
通路电阻与电源电压、输入电压的关系
通路电阻与温度、输入电压的关系
模拟开关CD4051-53参数
模拟开关CD4051-53参数
模拟开关CD4051-53参数
面向IMT-A应用的可变增益放大器(PGA)设计与实现的开题报告
面向IMT-A应用的可变增益放大器(PGA)设计与实现的开题报告一、课题背景及研究意义随着科学技术的不断发展和进步，无线通信技术已经日趋成熟和普及。
对于不同的无线通信系统，要求的信号处理能力和功率范围不尽相同，而可变增益放大器 (PGA) 适用于广泛的应用领域，如调制、解调、滤波、直通/混频、低噪声前置放大器、射频/中频驱动、参考振荡器等。
因此，PGA 设计与实现的研究意义重大。
目前，PGA 已经成为一种重要的射频模块，尤其适用于全频带，多模式和多标准无线电覆盖。
在国际移动通信标准（IMT）标准下的应用包括2G，3G，LTE和WiMAX等，可变增益放大器的性能也将影响这些无线通信系统的性能和质量。
二、研究现状及存在问题对于可变增益放大器的设计，主要研究方向包括传输线，GM-C配置，基于OTA的结构，双差分放大器，以及相合策略等。
然而，针对 IMT-A 应用，这些传统设计方式仍存在一定的问题，如性能不稳定、复杂的布局、难以实现拓扑，以及低功率等问题。
因此，需在现有研究的基础上，考虑到移动用户的使用场景和环境，探索更优秀的 IMT-A 应用 PGA 技术，提高PGA 的性能并提高系统的整体性能，为无线通信系统的普及和发展提供帮助。
三、研究内容和研究方法（一）研究内容本论文将侧重于 IMT-A 应用场景下 PGA 的设计与实现，主要研究内容包括以下三点：（1）可变增益放大器的设计及其性能分析。
（2）设计低功耗的PGA电路拓扑，并提出改进方案。
（3）利用Cadence软件进行虚拟设计，验证PGA电路的可行性及其性能。
（二）研究方法通过文献阅读、Circuit simulation等方法，实现对PGA电路设计的深入研究，并进行重要性能参数的定量分析。
此外，利用 Cadence 软件平台进行仿真实现及其相关性能测试，进一步验证所设计的PGA电路的可行性和实用性。
四、预期结果和成果应用价值本论文的预期结果包括：（1）提出针对 IMT-A 应用场景下的 PGA 电路设计方案。
sgm3157工作原理
sgm3157工作原理
SGM3157是一种快速可变增益放大器，它可以在晶体管、集成电路或线性分
立件应用中取代多个技术变量增益放大器。
SGM3157采用可变增益设计，以提供从区域到大小（A-E）范围的强大和可靠的增益补偿。
经过多年的研究，该器件的设计融合了许多卓越的性能，使其能够无缝地完全高效和动态地在多种特定应用中提供动态范围和灵活性。
SGM3157使用一个简单的反馈集成电路（PLC）来控制增益，而不是传统的
技术变量控制器（TCVC）。
PLC可以更精确地控制增益变化，从而避免由于噪声或失真的风险，从而消除有害的干扰影响，从而获得更优质的信号。
此外，PLC
还可以确保增益的一致性，以最大程度地限制由其他噪声或失真的影响造成的影响，最大程度地改善系统的性能。
除了技术变量控制领域外，SGM3157增益放大器还可以用于非线性控制领域。
由于其具有高度可编程的可靠性，它可以用来实现高可靠性的非线性调整，以更具灵活性地处理输入和输出范围，并避免由系统失真、大量计算量和低可靠性造成的问题。
此外，SGM3157还提供了一个非常简单的用户界面，可以通过GUI（图形用
户界面）快速完成增益设置的灵活性，并且可以调整增益的小单位，大大提高其效率和灵活性。
此外，它还可以支持实时监视，这样可以确保增益的稳定性。
总的来说，SGM3157是一种可靠的多功能增益放大器，它可以有效解决噪声
及失真影响的问题，并且可以提供快速和灵活的增益设置和监控功能。
pga可编程增益放大器原理
pga可编程增益放大器原理1.引言1.1 概述可编程增益放大器（Programmable Gain Amplifier，PGA）是一种用于信号处理和调节的电路器件。
它是一种特殊的增益放大器，可以通过改变放大倍数来调整信号的幅度。
在很多应用中，信号的幅度常常需要进行调节，以满足系统对信号灵敏度和动态范围的要求。
传统的解决方法是使用固定增益的放大器，但这种方法在应对不同幅度的信号时存在一定的局限性。
与传统的固定增益放大器不同，PGA具有可编程的增益调节功能。
通过改变输入和输出之间的放大倍数，PGA能够根据实际需求灵活地调整信号的幅度，从而更好地适应不同的应用场景。
可编程增益放大器通常由放大电路和数字控制系统组成。
放大电路负责对信号进行放大处理，而数字控制系统通过用户界面或者计算机接口等方式，向放大电路发送控制信号，以调整放大倍数。
这种数字控制的特性使得PGA更加灵活可靠，并且可以实现更为精确的增益调节。
在实际应用中，PGA广泛用于各种需要信号调节的领域，如通信系统、音频处理、医疗设备等。
它可以用于增强信号弱化后的信号，调节信号的动态范围，提高系统的灵敏度和精度，同时还可以减少噪声和失真的影响。
本文将详细介绍可编程增益放大器的基本原理和工作原理，并对其应用前景进行展望。
通过深入了解PGA的原理和特点，读者能够更好地了解和应用可编程增益放大器，为相关领域的研究和开发提供一定的参考和指导。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分主要介绍了整篇文章的组织和结构。
通过明确阐述文章的组织框架和各个章节的内容安排，读者可以更好地理解整篇文章的逻辑脉络。
文章结构部分应包括以下内容：首先，介绍整篇文章的目的和意义。
可以说明可编程增益放大器在电子领域的重要性和应用前景，引发读者的兴趣。
然后，明确文章的章节安排。
可以简要介绍每个章节的主要内容和要点，以及各个章节之间的逻辑关系。
接着，说明各个章节的篇幅安排。
模数接口中的可编程增益放大器(PGA)
模数接口中的可编程增益放大器（PGA）用可编程增益(PGA)处理数据采集系统中/变送器模拟输出和信号处理数字之间的接口。
单片和高集成度PGA现在被可编程、更高精度、更高吞吐量和更小封装尺寸的模块和混合计划替代。
因为来自传感器/变送器的模拟信号的本性，使其工作必需具备相当大的动态范围。
这要求采纳延续增益级在举行任何实际的数字处理之前增大这些信号，PGA能满足这种要求。
PGA是可变增益放大器(VGA)的一种。
VGA提供可变和延续增益控制，而PGA必需在软件控制下以固定步(通常6dB步)做到可变增益控制。
达到更精细的辨别步0.5dB是可能的。
普通多通道数据采集系统用无数不同类型的传感器/变送器，这包括热电偶、惠斯登电桥，热敏、应变计和超声系统。
虽然，传感器/变送器是基于不同的物理原理，但大多数产品是以做为输出。
甚至这会产生中间值(如或电阻)，但终于变换为电压，以便在数据采集系统中举行进一步处理(图1)。
传感器/变送器的输出可笼罩十分大的范围，需要PGA来处理传感器/变送器输出到的接口。
例如，在工业过程控制系统中，低频信号可以几毫伏到几伏变幻。
需要PGA来匹配这种宽传感器/变送器输出范围到特定的ADC输入范围。
通常，在输入数据采集通道最低信号电平与最高信号电平之比是2个量级或更大。
12位ADC接收小于ADC满标输入非常之一的信号仅可提供8位辨别率，除非在信号到达ADC之前用PGA放大。
PGA允许在软件控制下使接收信号的增益达到宽范围增益一带宽乘积。
这可避开钳位并允许采纳较廉价的ADC，如用12位ADC替代16位ADC。
PGA可做更多事情。
PGA缓冲来自前级(通常是多路转换器)ADC的输入，防止多路转换器导通电阻所引起的加载。
PGA也提供差分离单端的变换，大多数跟踪和保持型ADC需要单输入。
把PGA衔接到差分多路转换器输出时，PGA提供共模抑制。
在市场上可以得到无数种PGA和支持元件。
这包括可自立应用的运放被特地设计成PGA、ASIC、集成有可编程的PGA、仪表放大器PGA、用于运放的数字电位器前端、PGA用数字可编程分压器、ADC驱动器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通用可变增益放大器（B题）
摘要
本着简单、准确、可靠、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。
本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。
全系统采用单一的模拟电路方式，通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数；通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制，获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围；通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换，在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值，即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB；最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压，此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。
通过验证，本系统可以对输出电压数值的漂移，零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。
通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想，设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。
目录
摘要 (2)
目录 (3)
一、方案论证与比较 (4)
1、前级放大部分 (4)
2、增益放大与衰减控制电路 (4)
3、后级电压输出 (5)
二、系统设计 (5)
1、总体设计思路 (5)
2、主要电路原理分析与计算 (6)
2．1、前级放大电路 (6)
2．2、增益放大与控制电路 (6)
2．3、档位控制电路 (7)
2．4、电压输出电路 (7)
三、系统测试方法与测试数据 (8)
1、测试仪器 (8)
2、测试方法与测试数据 (8)
2．1、测前级放大电路 (8)
2．2、测增益放大与控制电路 (8)
2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录 (8)
3、测试结果分析 (9)
3．1、测试结果分析 (9)
3．2、误差分析 (9)
3．3、测试心得 (10)
四、总结 (10)
一、方案论证与比较
1、前级放大部分
方案一：采用分立元件实现。
此方案成本低，元器件易于得到，但是设计、调试难度过大，硬件电路连接与制作困难，在大赛规定的时间内很难保证作品的可靠性和指标，因此不予采用。
方案二：采用集成运放设计。
此方案用可编程放大器芯片级联而成，电路简单，调试容易，指标和可靠性容易保证，因为OP37的幅频特性差，当放大倍数大于3时波形失真严重，THS3001的输入阻抗过低，经过多方面特性和通用性的比较与实际检测，选用高速宽带集成芯片OPA637可以满足此次放大器的设计要求，因此采用此方案。
2、增益放大与衰减控制电路
方案一：采用可编程放大器实现。
此方案用单片机控制继电器，继电器控制相应的反馈电阻，四个档位，分辨力不低于0.1%，这对于单片机编程控制要求很高，而目前的编程能力
二进制的方式将十个电阻进行组合接入电路，得到在10—100内分辨力为0.1%的放大倍数，因为各个档位之间是十倍的对应关系，所以将放大器芯片输出的信号接衰减电路，用拨码开关接通相应的衰减电阻，得到四个档位的增益变化，同时接有调零电路，很好的抑制了零点
图—3 系统总体框图
根据题目的要求，结合考虑过的各种方案，充分发挥其优势，采用拨码开关预置和控制放大器增益的方法，大大提高了系统的精度和可控性；系统前端增益放大部分需设一级
OPA637程控增益放大器，实现输入阻抗变换和增益放大，同时接入了过压保护电路；根据增益步进的要求，需要采用拨码开关按照二进制方式控制增益值，再通过衰减电路获得三个档位增益，根据输出电压幅度和输出阻抗的要求，后级电压输出采用AD817连成电压跟随器的方式，于是系统总体设计方案如图—3所示。
输入信号通过转换开关获得大于10MΩ或50Ω的输入阻抗，并连接过压保护功能电Ω
路作为负载)。
电路图如图—5所示。
1、测试仪器
2、测试方法与测试数据
2．1、测前级放大电路。
在直流电压下调节反馈电路中的电位器，使放大倍数为10。
2．2、测增益放大与控制电路。
通过设置拨码开关，调节负载电阻串联的电位器，使负载阻值尽可能等于理论值。
同理，调节衰减电路中的电位器。
2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录。
具体数据如表—2和表—3所示。
3、测试结果分析
3．1测试结果分析
增益：—20dB ~ 40dB（分辨力为0.1%）；
通频带宽：0 ~ 7MHz
3．2误差分析
由于人为读数存在误差，测量仪器不精准、周围环境如磁场、温度等一系列因素的影响，测量的数据并不能理想的达到理论计算值，但是我们通过多次测量取平均值把误差降低到最小，整个电路系统由手工制作完成，无法实现严格的阻抗匹配，布线无法避免线路之间
以及外界磁场的干扰，干扰抑制还有待提高，但是基本可以满足题目的要求。
3．3 测试心得
在这次制作放大器并不断调试的过程中，我们充分了解了测试过程中应注意的问题，需要极高的耐性和极强的观察分析能力，对数据要有很高的敏感度，需要反复测试，得到多组数据，最后取它们的平均值。
四、总结
本系统带宽宽、增益范围大、模拟前端由2块高性能集成带宽宽、低噪声可变增益放大器OPA637级联而成，负责信号放大并与拨码开关配合实现了增益控制；为保证高频端放大器的稳定性和带内幅度的平坦度，电压输出模块则是采用高性能的AD817集成放大器芯片，得到较高的输出电压幅值和相应的输出阻抗；设计与制作中利用分级设计、匹配互连、数模搭配等技术，采用双层PCB板的安装固定，以及合理的走线布局、级间阻抗匹配等措施，有效的减少了噪声和干扰的影响，同时有效提高了系统稳定性。
我们在整个设计制作过程中，始终关注系统的性能指标和运行的稳定性，本着稳定性和精确性并重的原则，我们采取了诸多的有效措施，不断地调试，进行众多方案的比较与试验，完成了设计题目所规定的部分指标和要求，达到基本的性能指标，而且对于有些指标我们的设计还有了一定的的提高，功能也有所扩展。
这次是我们新团队第一合作共同完成一个项目，虽然在过程中有很多的麻烦和困难存在，但是最终我们都一一克服，我们希望在未来的努力中可以更加团结，达到更加完美的地步。