基于ADRF6510的可编程滤波器与可变增益放大器的设计
一种低功耗高分辨率可编程增益放大器的设计
一种低功耗高分辨率可编程增益放大器的设计董超;杨虹【期刊名称】《电子质量》【年(卷),期】2012(000)003【摘要】A low-power and high-resolution programmable gain amplifier is designed for Zero-IF receiver in this paper.Architecture of source degeneration resistor is adopted and the linearity is improved by using a gm-boosting circuit.The bandwidth of the amplifier is enlarged by adding compensation capacitors and the object of low-power design is achieved.The PGA is designed based on 0.25μm CMOStechnology.Simulation results show that the PGA has a gain range from 0 to 62dB and the maximal consumption is 2.2mW at 2.5V supply voltage with a 0.5pF load.The gain resolution is 0.25dB.Its bandwidth is 10MHz and IIP3 is 17.9dBm.%该文设计了一种用于零中频接收机的低功耗高分辨率可编程增益放大器。
该放大器采用源级电阻负反馈结构,利用跨导增强技术提高了放大器的线性度,并加入补偿电容扩展了带宽,实现了低功耗设计。
该可编程增益放大器采用0.25μmCMOS工艺,仿真结果表明,在0.5pF负载电容的情况下,放大器增益动态的范围是0～62dB,2.5V供电电压下最大功耗为2.2mW,增益分辨率达到0.25dB,带宽10MHz,0dB增益时输入三阶交调点为17.9dBm。
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。
Circuits from the Lab
ADI 中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI 不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。
如需确认任何词语的准确性，请参考ADI 提供的最新英文版数据手册。
Circuits from the Lab™ reference circuits are engineered and tested for quick and easy system integration to help solve today’s analog, mixed-signal, and RF design challenges. For more information and/or support, visit /CN0248.ADRF6510 30 MHz 双通道可编程滤波器和可变增益放大器ADL5387 50 MHz 至2 GHz 正交解调器ADL5336集成48 dB 增益控制范围和可编程RMS 检波器的LF 至1 GHz VGA基于IQ 解调器，具有中频和基带可变增益以及可编程基带滤波功能的中频至基带接收机Rev. 0Circuits from the Lab™ circuits from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and veri ed in a lab environment at room temperature. However , you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly , in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any Circuits from the Lab circuits. (Continued on last page)One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 Fax: 781.461.3113 ©2012 Analog Devices, Inc. All rights reserved.ADRF6510IQRFDIV BY 2ADL53872xLO0°90°ADF4350ADL5336AD9248BITSBITS10285-001VCO CORE图1. 直接变频接收机原理示意图(所有连接和去耦均未显示)CN-0248电路笔记连接/参考器件评估和设计支持电路评估板ADRF6510评估板(ADRF6510-EVALZ)ADL5387评估板(ADL5387-EVALZ) ADL5336评估板(ADL5336-EVALZ) AD8130评估板(AD8130-EBZ)，需要两个设计和集成文件原理图、布局文件、物料清单电路功能与优势该电路是灵活的频率捷变中频至基带接收机。
ADRF6510中文资料
30 MHz 双通道可编程滤波器和可变增益放大器ADRF6510Rev. 0Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. T rademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.Tel: 781.329.4700 Fax: 781.461.3113 ©2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved.ADI 中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI 不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。
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特性一对匹配的可编程滤波器和可变增益放大器(VGA)连续增益控制范围：-5 dB 至+45 dB 6极滤波器1 MHz 至30 MHz ，步进1 MHz ，0.5 dB 转折频率可编程SPI6 dB 前端增益步长IMD3：>55 dBc （1.5 V p-p 复合输出）HD2、HD3：>60 dBc （1.5 V p-p 输出）差分输入和输出可调输出共模电压可选直流输出失调校正省电特性5 V 单电源供电应用基带I/Q 接收机分集接收机ADC 驱动器功能框图OPP1OPM1COMGAIN VOCM COM OPM2OPP2COM INP2INM2VPS COM OFDS OFS2VPS09002-001图1.概述ADRF6510包括一对匹配的完全差分低噪声、低失真可编程滤波器和可变增益放大器(VGA)。
《可编程增益放大器》课件
将可编程增益放大器与MEMS技术结合，可以实现微型化、集成化和智能化。这种融合有助于提高系统的可靠性 和降低成本。
与人工智能技术的融合
结合人工智能算法和可编程增益放大器，可以实现自适应控制和智能信号处理。这种融合有助于提高系统的智能 化水平和处理复杂信号的能力。
感谢观看
01
02
03
增益精度
可编程增益放大器的增益 值应能够精确地达到设定 值，误差应保持在较低的 水平。
增益线性度
增益值与控制电压或数字 代码之间应具有良好的线 性关系，以确保信号处理 的准确性。
温度稳定性
增益值应具有较低的温度 系数，以减小由于温度变 化对增益精度的影响。
带宽增益乘积
带宽
可编程增益放大器的带宽 应足够宽，以满足不同应 用的需求。
音频信号去噪
通过调整增益和滤波器参数，可编程增益放大器 能够有效地去除音频信号中的噪声，提高信号的 信噪比。
音频信号均衡
在音频信号处理中，可编程增益放大器可以用于 均衡不同频段信号的幅度，以改善音频质量。
图像信号处理
图像信号增强
通过调整图像信号的增益和对比度，可编程增益放大器能够改善 图像的清晰度和质量。
确定编程语言
选择适合的编程语言，如C、C或Python等 。
编写控制程序
根据需求，编写控制可编程增益放大器的程 序，实现增益调整、模式切换等功能。
调试程序
对程序进行调试，确保其功能正确、稳定。
测试与验证
搭建测试平台
01
根据测试需求，搭建合适的测试平台，包括信号源、示波器、
频谱分析仪等。
测试性能指标
新材料
采用新型半导体材料，如硅碳化物和 氮化镓等，能够提高可编程增益放大 器的性能。这些材料具有高电子迁移 率、高热导率和优良的化学稳定性。
毕业设计报告-基于AD603的自动增益控制设计与实现
题目名称: _基于AD603的自动增益控制设计与实现摘要自动增益控制电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用。
本课题主要研究AD603以及它在自动增益控制电路中的运用，设计了一个由AT89S51单片机控制的、利用AD603和运算放大器组成的自动增益控制电路系统，达到了本课题的研究任务。
本课题介绍了自动增益控制的概念原理以及AT89S51单片机的工作原理，最后对系统的测试结果以及设计与实现中应该注意的问题也做了详细分析。
关键词：放大器；自动增益控制；电压跟随器；滤波器ABSTRACTThe automatic gain control electric circuit has been widely used in all kinds of receivers、tape recorders and signal gathering systems, and also been used in communications system radar, the broadcast television system and optical fiber communications, microwave communications, satellite communications.This topic mainly studies to the AD603 and the application in the automatic gain control,and made a system control by AT89S51 single chip,this automatic gaincontrol system consist of AD603 and operational amplifier,this system received the assignment of this topic.This topic also introduced in the concept principle of the automatic gain controlas well as to the principle of work of AT89S51 single chip, and it pays attention to the question to the test result of this system .Finally we have make some analysis to the design.Key words：Automatic Gain Control；AD603；AT89S51；Single Chip; Operational Amplifier目录一绪论 (1)二自动增益电路 (1)（一）自动增益的概念 (1)1. 自动增益控制（AGC） (1)（二）自动增益控制电路 (1)1. AGC电路的目的与要求 (1)2. AGC电路框图 (2)3.放大器增益控制的方法 (2)（三） AGC的性能指标 (5)1.动态范围 (5)2.响应时间 (5)三 AD603及其运用 (7)（一） AD603概述 (7)1. AD603的特点、内部结构和工作原理 (7)（2）AD603引脚排列、功能及极限参数 (7)（二）高增益要求下的AD603级联应用 (10)1.顺序控制方式（优化S/N） (10)2. 并联控制方式 (10)3. 低增益波动方式（最小增益误差方式） (11)4. AGC实用电路 (11)5. AD603注意事项 (13)四基于AD603的自动增益控制设计 (14)（一）方案选择 (14)1.放大及增益控制部分 (14)2.有效值测量部分 (15)3.自动增益部分 (15)4..系统总体框图 (16)（二）具体电路分析 (16)1.输入缓冲及放大部分 (16)2.峰值检波 (17)3.自动增益控制 (17)5. 系统总图 (18)五软件系统 (19)（一）核心程序 (19)（二）单片机控制过程 (24)（三）系统调试 (25)1.测试仪器 (25)2.测试过程 (25)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)一绪论随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。
一种可编程增益信号放大器[发明专利]
![一种可编程增益信号放大器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1cd80bf385254b35eefdc8d376eeaeaad1f316a9.png)
专利名称：一种可编程增益信号放大器
专利类型：发明专利
发明人：付江铎,赵海,戚祎,吕超英,赵健,王雪生,樊晓华申请号：CN202111541763.3
申请日：20211216
公开号：CN114421907A
公开日：
20220429
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请实施例公开了可调节增益放大器，内置于MCU芯片中，包括两组高增益运放单元，高增益运放单元包括运放网络、电阻反馈网络以及开关控制阵列；运放网络的正极输入为输入电压信号，负极连接开关控制阵列，运放网络输出为放大目标增益的输出电压信号；电阻反馈网络和开关控制阵列串联接入到运放网络的负极反馈回路中；其中，开关控制阵列用于调节电阻反馈网络的反馈电阻；两组高增益运放单元通过中间电路连接，中间电路中接入有基准电阻，中间电路两端分别连接到两组电阻反馈网络。
本可调节增益放大器内置于MCU芯片，可通过编程方式输入控制信号实现对增益的精确控制，且可以降低输入端低频噪声的影响，提高了电路性能。
申请人：江苏集萃智能集成电路设计技术研究所有限公司
地址：214000 江苏省无锡市新吴区菱湖大道111号无锡软件园天鹅座C座18楼
国籍：CN
代理机构：无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙)
代理人：郭慧
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ADI推出两款适用于宽带通信系统的高集成度VGA
ADI推出两款适用于宽带通信系统的高集成度VGA
佚名
【摘要】ADRF6516在单芯片中集成一对高度灵活、匹配的差分增益放大器和可缡程低通滤波器。
非常适合基带模数转换器驱动器应用。
65dB的放大器增益控制范围分为两部分：15dB的数字VGA输入级和50dB的模拟VGA输出级。
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2011(019)020
【总页数】1页(P183-183)
【关键词】高集成度;VGA;宽带通信系统;ADI;增益放大器;低通滤波器;模数转换器;增益控制
【正文语种】中文
【中图分类】TN43
ADRF6516在单芯片中集成一对高度灵活、匹配的差分增益放大器和可编程低通
滤波器，非常适合基带模数转换器驱动器应用。
65 dB的放大器增益控制范围分为两部分：15 dB的数字VGA输入级和50 dB的模拟VGA输出级。
利用SPI控制，系统设计人员可以选择分辨率为1 MHz的31 MHz、6极点巴特沃兹滤波器的转
折频率。
集成可编程滤波器则可减少实现分立滤波器所需的电路板空间和分立器件。
增益设置和滤波器编程的灵活性使 ADRF6516能够支持具有可变信号带宽和增益要求的接收机。
ADRF6516设计采用3.3 V单电源供电，提供紧凑的32引脚5
mm×5 mm LFCSP封装。
连续增益控制范围：50 dB；数字增益控制范围：15 dB；6极点、1 MHz至31 MHz可编程巴特沃兹低通滤波器；IMD3＞－65 dBc（1.5－Vpp 复合输出）；HD2、HD3 ＞－65 dBm（1.5－Vpp 输出）。
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基于 ADRF6510的可编程滤波器与可变
增益放大器的设计
摘要:本文介绍了一种基于ADRF6510芯片的可编程滤波器与可变增益放大
器的射频前端的试验验证，实现了收信道双通路射频前端的滤波以及50dB的连
续增益可控放大。
关键词:ADRF6510 可变增益滤波器双通道
引言
ADRF6510 包括一对匹配的完全差分低噪声、低失真可编程滤波器和可变增
益放大器 (VGA)。
每个通道都能够抑制较大的带外干扰信号，同时放大所需信号，因而模数转换器 (ADC) 的带宽和分辨率要求得以降低。
两个通道匹配出色，而
且在所有增益和带宽设置下都具有很高的无杂散动态范围。
1.
ADRF6510工作原理
ADRF6510包括一对匹配的缓冲可编程滤波器、数个可变增益放大器和数个输
出ADC驱动器，单通道器件框图见图1。
信号首先通过前置放大器放大，然后进
行滤波，以抑制任何不需要的带外信号和噪声，最后通过可变增益放大器（VGA）放大。
带宽和前、后置滤波增益均具有可编程的特性，便于器件处理各种噪声和
较大的干扰信号。
整个差分信号链可与输入端和输出端的灵活接口进行直流耦合。
两个通道的带宽和增益设置控制是共用的，确保其幅度和相位响应严格匹配。
通
过ENBL引脚可以完全禁用ADRF6510。
图1 单通道器件框图
滤波器提供6极点巴特沃兹响应，其0.5dB转折频率可通过SPI在1MHz至
30MHz范围内进行编程，步进为1MHz。
滤波器之前的前置放大器提供6dB或12dB
的引脚可编程增益选项，它可设置400Ω的差分输入阻抗，并具有1.5V至2.5V
驱动范围，默认值为2.1V的共模电压。
滤波器之后的可变增益放大器VGA提供50dB的连续增益控制，斜率为
30mV/dB。
VGA增益通过GAIN引脚控制，GNSW引脚被拉低时范围可为0.5dB至
+45dB，GNSW引脚被拉高时范围可为1dB至+51dB。
输出缓冲器提供20Ω的差分
输出阻抗，能够以1.5Vp-p驱动1kΩ负载。
输出共模电压默认为VPS/2，但可以
通过VOCM引脚进行编程。
ADRF6510的工作电源电压为4.75V至5.25V；当编程为最高带宽设置时，其
最大功耗为258mA。
禁用时的功耗仅为2mA。
滤波和放大在任何信号处理系统中都是基本操作。
ADRF6510中滤波器的作用
是在抑制带外噪声和干扰信号的同时选择所需的信号。
此滤波器的带宽可随着输
入信号带宽变化而动态地调节。
这样可以确保由本电路驱动的ADC的可用动态范
围得到充分使用。
放大器的作用是提高有用信号的电平，以克服系统产生的噪声。
同时用滤波器和放大器，能够把有用低电平信号和噪声、带外干扰信号区分开。
这一模拟信号处理能够降低对模拟信号、混合信号和随后产生的数字器件的要求。
1.
试验验证
本设计试验主要实现射频信号的滤波、放大功能；主要由一对匹配的完全差分低噪声、低失真可编程滤波器和可变增益放大器组成。
前置放大器提供6db或12db的可选增益，滤波器之后的可变增益放大器可提供50db连续增益控制。
2.1试验原理图
试验原理图如图2所示。
使用该芯片实现收信道双通路射频前端的滤波以及放大。
可以利用相应的软件来编程设置ADRF6510试验中的滤波器带宽。
试验可为各个通道提供简单的单端（通过ADT8-1T+8:1巴伦）或差分配置。
图2试验原理图
T1、T2输入接口。
输入SMA（INM1_SE_P和INP2_SE_P）用于以单端方式驱动巴伦。
试验默认采用单端驱动。
T1、T2是阻抗比为8：1的巴伦，可将50单端输入转换为400平衡差分信号
T3、T4输出接口。
输出SMA（OPP1_SE_P和OPM2_SE_P）用于以单端方式驱动巴伦
巴伦是平衡不平衡转换器的音译。
巴伦电路可以在差分信号与单端信号之间互相转换，巴伦被用于对称（平衡）到不对称（不平衡）电路的连接。
P2使能接口。
向ENBL引脚施加一个逻辑高电平（将P2连接至VPS）可以使ADRF6510上电。
P3、P4前端6dB 或12dB 增益开关。
拉低，增益为6dB ；拉高增益则为12dB 。
2.2试验数据
2.2.1可变增益放大器（VGA ）验证：
当前置放大器为6 db 增益， V GAIN 引脚从0.1V-2V 之间变化，输入信RFin=-50dbm@15MHZ ，测试输出信号RFout 与V GAIN 的关系。
如表1所示：
表1
实验结果可以看出AFRF6510具有连续的50个dB 的可变增益控制范围。
2.2.2滤波器控制验证：
当滤波器转折频率分别置为15MHz,30 MHz 时，模拟增益控制(VGAIN )为2V ，前置放大器置为6db ，测试输入信号为-10dbm ，在不同频率的输出幅度。
如表2所示：
表2
实验结果和芯片特性相符合，且通带内频率稳定度好。
1.
结语
通过本实验主要实现了频率在1-30MHZ的射频信号的滤波、放大功能；前置放大器提供6db或12db的可选增益，滤波器之后的可变增益放大器之间可提供50db连续增益控制。
参考文献
[1]刘美锐宽频段直接上变频激励器的设计与实现电子元件与材料 2016 06
[2]张鹏飞一种线性增益可调的低噪声差分放大电路的设计电子制作 2013 01。