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。
可变增益放大器电路设计
可变增益放大器电路设计可变增益放大器电路设计设计可变增益放大器电路的步骤如下：1. 确定需求：首先确定所需的增益范围和输入信号的类型。
根据应用需求决定电路的放大倍数。
2. 选择放大器芯片：根据需求选择适合的放大器芯片。
考虑芯片的输入和输出特性，以及供电电压和功耗等因素。
3. 设计反馈网络：放大器通常采用反馈网络来控制增益。
根据所选芯片的规格书，设计反馈网络的参数，包括电阻和电容等元件的数值。
4. 确定电源供电：根据芯片的供电要求，选择合适的电源电压和电流。
确保电源稳定可靠，能够满足放大器的工作需求。
5. 进行仿真和优化：使用电路仿真软件，仿真整个电路的性能。
根据仿真结果进行优化，调整电路参数以改善性能，如增益平坦度、频率响应等。
6. 绘制电路图：根据电路设计，使用电路设计软件绘制出完整的电路图。
确保电路图的正确性和可读性。
7. 原理图布局：将电路图中的元件进行布局，包括安放芯片、电容、电感、电阻等元件。
合理布局可以减小信号干扰和噪音，提高电路性能。
8. 选择元器件：根据电路设计，选择适合的电容、电阻、电感等元件。
考虑元件的品质、价格和供货情况等因素。
9. 组装和调试：将所选元件安装到电路板上，进行电路的组装。
然后进行电路的初步调试，检查电路的工作状态和性能。
10. 最终测试：完成电路的组装和调试后，进行最终测试。
测试电路的增益范围、频率响应、失真等性能指标是否符合设计要求。
11. 优化和改进：根据最终测试结果，对电路进行优化和改进。
可能需要调整元件参数、更换芯片或进行其他改进措施。
12. 文档和记录：在设计过程中，及时记录设计思路、仿真结果、调试过程和测试结果。
编写详细的设计文档，以备将来参考和复用。
通过以上步骤，可以设计出一个符合要求的可变增益放大器电路。
设计过程中需要考虑到电路的性能、稳定性、可靠性和成本等方面的因素，并进行合理的优化和改进。
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。
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。
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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。
50—500MHz可变增益放大器
２１・ ０ ０ ５⑦
５ —５ ０ ０ ０ ＭＨｚ可变增 益 放 大器
彭雪松 杨 文胜 张 小红
（ 南京 电子 器件研 究所
【 摘 要】 绍了 介 一种 高增益大动 态范围的 可变增益放 大
江 苏南京
２０ １ ） １０ ６
３ 滤波器 模块 ： ）
滤 波器模 块 的功能 是 滤除工 作频 带范 围之 外 的杂波 ． 高信 提 ￣ （ Ａ ， 大器受信号 的控 制 ， 不 同功率 的输入 信号放 大 － ＶＧ ）放 将 具体 指标 为 ： 内插损 ＜ ｄ 带 内平 坦度 ＜ ｄ ； 带 ２ Ｂ； ｌ Ｂ 带外 抑制 为 一 定功 率 电 平 ， 主要 特 点 是 高 增 益 、 益 平 坦 度 好 、 态 噪 比 ， 其 增 动
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益 要求 ． 衡器 补偿 增益 平坦 度 ， 波器 减 小带 外增 益 ． 均 滤 提高 可 变 童 一 一 、 增 益放大器 的信 噪比。 ２ ２电路 设计 ． ２２ １ Ｇ ． ． Ａ设计 指标 Ｖ １ 输 入 信 号 动 态 范 围 ：８ ｄ ｍ ～ ５ Ｂ ２ 工 作 频 带 范 ） 一５Ｂ ＋ ｄ ｍ；） 图 ４均衡器 的优化 结果 图 围 ：０ ５ ０ ｚ ３ 控 制 动 态 ： ９ ｄ ；） 益 线 性 度 ：优 于 ５ ～ ０ ＭＨ ；） ￣ ＞ ０ Ｂ４ 增 ３解 决 的关 键 技 术 ． １ ％；） ５ ５ 控制 电压 范 围 ： ０—１Ｖ ６ 控 制 电压 起 控时 间 ： ３ ０ ｓ ０ ；） ＜ ￣ ０ ｎ； 综合考 虑 Ｖ ＧＡ设 计指 标要 求 ，电路 设计 中必须解 决 以下几 ７ 增 益 ：０ ｄ ８ 增益平 坦度 ：２５ Ｂ ） ９ ±３ Ｂ；） ＜ ．ｄ 。 个技术 关键 ： ２ ２ ２单元 电路指标 分配 ．． １ ｆ 两级 可 变增 益模 块 的连接 ；． ． ｂ 温度 稳定 性补 偿 ； ． 益线 ｃ增 根 据 Ｖ Ａ 的总体 设计 指标 ， 总增益 要 求 为设 计 主线 ， Ｇ 以 为各 性度补偿 。 单 元 电路 分配 指标如 下 ： ４研 制 结果 ． １可 变增益模 块 ： 】 １ 输 入 信 号 动 态 范 围 ：８ ｄ ｍ ～＋ ｄ ｍ；） 作 频 带 范 ） 一５ Ｂ ５Ｂ ２ 工 由于使 用 二级 可 变增 益 模块 并 且并 联 使 用 。 因此设 计 指 标 围 ：０ ５ ０ Ｈ ；） 制 动 态 ： ４ Ｂ ４ 增 益 线 性 度 ：优 于 ５ ～ ０ Ｍ ｚ３ 控 ≥９ ｄ ；） 为 ：工 作 频 率 范 围 ：０— ０ ＭＨ ；增 益 变 化 范 围 ：３ ｄ ５ ５０ ｚ 一 ０ Ｂ～ １ ％；） ０ ５ 控制 电压 范围 ： ０ ；） 制 电压 起控 时 间： ０ ｎ ； ０～１Ｖ ６ 控 ￣２ ０ ｓ ＋ ７ Ｂ。 １ｄ 一级可 变 增益模 块动 态范 围为 ４ ｄ ． ５ Ｂ 两级 为 ９ ｄ ； ０ Ｂ 响应 ７ 增益 ：０± ｄ ８ 增益平 坦度 ： １ ｄ 。 ） ９ ２ Ｂ；） ＜ ． Ｂ ５ 时间 ： ０ ｎ 不 ｉ 益平 坦度 ： ． Ｂ； ￣２ ０ ｓ 增 ０５ 增益线 性度 ： 于 ５ 。 ｄ 优 ％ ５小 结 ． ２ 电压转 换 网络 ： ） ５ —５ ０ ｚ可 变增益 放大 器采 用 混合 集成 结构 ，体积 小 、 ０ ０ ＭＨ 电压 转换 网络 的功能 是 ，将 ０ ０ —１Ｖ的控制 电压 转换 为可 变 重量轻． 一致 性 好 ， 稳定 可 靠 ， 电性 能优 良 ， 扩展 为 多通 道可 变 可 增益模块工作在 一 ８ Ｂ一＋ ７ Ｂ动态范围的电压 ，对应设计指 ２ｄ １ｄ 增 益放大 器 。 标为： 工作 带宽 ： ３ ＭＨ ； 迟时 间 ： ０ ｎ 。 ＞ ￣ ０ ｚ延 ￣２ ０ ｓ
可变增益放大器VGA研究笔记
Performance summary of the proposed VGA
13
Proposed exponential function generator
It consists of a voltage-to-current converter (VIC), a linear current
减网络，构成VGA。
9
模拟和数字信号控制的比较
In general, digitally controlled VGAs use binary weighted arrays of resistors for gain variations and analog VGAs adopt a variable transconductance to control the gain. For a code division multiple access system requiring a power control range larger than 80dB, the VGA with continuously variable gains is preferred because it avoids signal phase discontinuity that is expected to cause problems, and it reduces the large number of control bits required with digitally controlled VGAs.
15
Linear current multiplier
I(T)是PATA电流，由于M1、M2与M3、M4的栅
极电压对应相等，则有(其中Itot是常数电流)：
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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%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%，这对于单片机编程控制要求很高，而目前的编程能力有限，因此不予采用。
方案二：采用可编程控制放大器和衰减电路实现。
此方案用单片机控制最后一档即100—1000，得到%的分辨力，用单片机的P口的高低电平控制继电器，因为各个档位之间是十倍
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，很好的抑制了零点漂移，硬件电路连接与制作简单，而且不会造成很大干扰，指标和可靠性容易保证，经过慎重考虑决定采用此方案。
3、后级电压输出
1、总体设计思路
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10M或50的输入阻抗，并连接过压保护功能电路，前级放大电路运用OPA637芯片获得高性能的放大信号，此时的放大倍数为10倍，中间级芯片的反馈是由拨码开关控制的电阻构成，控制电路的放大倍数为1—10，通过二进制的方式获得%的步进增益值，以满足题目要求，输出的信号再经过由拨码开关控制的衰减电路，获得三个不同档位增益，最后再由放大器芯片组成的稳压输出电路获得高输出幅值和所需输
放大倍数计算：已知A=1+Rf/R0，Rf=9kΩ，R0=1kΩ，可以计算出A=10。
当接R1时，有A=。
2．2、增益放大与控制电路
本部分电路由OPA637放大器构成的集成运放电路。
此处的运放得到的增益范围是1—10，集成运放的反馈部分由拨码开关接有十个电阻，采用二进制计数的方式进行组合得到%的步进增益值，因此只需计算出第一个电阻值就可以知道其它阻值了，如需要接通Rn（n = 0~9），则将对应的开关断开即将对应电阻接入电路反馈端，如要得到的增益，由A =1+R1/R0，
同时接有由分离元件构成的调零电路，具体电路如图—7所示，经过精确计算得到各个电阻值，具体计算如下：
U1-U2=ΔU
U1(1/R1+1/R2+1/Rw)-U2/Rw=15/R1
U2(1/R1+1/R2+1/Rw)-U1/Rw=-15/R1
R1=1K，R2=5K
可以得到Rw=100Ω.
三、系统测试方法与测试数据
1、测试仪器
表—2 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。
表—3 基本部分测试数据
表—4 发挥部分测试数据
3、测试结果分析
3．1测试结果分析
增益：—20dB ~ 40dB（分辨力为%）；
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。