在很多信號(hào)采集系統(tǒng)中，信號(hào)變化的幅度都比較大，那么放大以后的信號(hào)幅值有可能超過(guò)A/D轉(zhuǎn) 換的量程，所以必須根據(jù)信號(hào)的變化相應(yīng)調(diào)整放大器的增益。在自動(dòng)化程度要求較高的系統(tǒng)中，希望能夠在程序中用軟件控制放大器的增益，或者放大器本身能自動(dòng) 將增益調(diào)整到適當(dāng)?shù)姆秶?/p>

　　AD603正是這樣一種具有程控增益調(diào)整功能的芯片。它是美國(guó)ADI公司的專(zhuān)利產(chǎn)品，是一個(gè)低噪、90MHz帶寬增益可調(diào)的集成 運(yùn)放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓成線(xiàn)性關(guān)系，壓擺率為275V/μs。

　　管腳間的連接方式?jīng)Q定了可編程的增益范圍，增益在-11～+30dB時(shí)的 帶寬為90Mhz，增益在+9～+41dB時(shí)具有9MHz帶寬，改變管腳間的連接電阻，可使增益處在上述范圍內(nèi)。該集成電路可應(yīng)用于射頻自動(dòng)增益放大器、 視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換量程擴(kuò)展和信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。

　　AD603的特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

　　（1）AD603的特點(diǎn)

　　AD603是美國(guó)AD公司繼AD600后推出的寬頻帶、低噪聲、低畸變、高增益精度的壓控VGA芯片。可用于RF/IF系統(tǒng)中的AGC電路、視頻增益控制、A/D范圍擴(kuò)展和信號(hào)測(cè)量等系統(tǒng)中。

　　（2）ad603引腳排列是、功能及極限參數(shù)

　　AD603的引腳排列如圖1所示，表1所列為其引腳功能。AD603的極限參數(shù)如下：

　　1、電源電壓Vs：±7.5V；（8正6負(fù)）

　　2、輸入信號(hào)幅度VINP：+2V；

　　3、增益控制端電壓GNEG和GPOS：±Vs；（1正2負(fù)）

　　4、功耗：400mW；

　　5、 工作溫度范圍； AD603A：-40℃～85℃； AD603S：-55℃～+125℃；

　　6、 存儲(chǔ)溫度：-65℃～150℃

　　（3）AD603內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理

　　AD603內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。AD603由一個(gè)可通過(guò)外部反饋電路設(shè)置 固定增益GF（31.07~51.07）的放大器、0~-42.14dB的寬帶壓控精密無(wú)源衰減器和40dB/V的線(xiàn)性增益控制電路構(gòu)成。

　　AD603利用了X-AMP由一個(gè)0~-42.14dB的可變衰減器及一個(gè)固定增益放大器構(gòu)成。其中，可變衰減器由一個(gè)七級(jí)R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每級(jí)的衰減量為6.02dB，可對(duì)輸入信號(hào)提供0~-42.14dB的衰減。X-AMP結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)越的噪聲特性，在1MHz寬帶，最大不失真輸出為1Vrms時(shí)，輸出x信噪比為86.6dB。

　　AD603的簡(jiǎn)化原理框圖如圖2所示，它由無(wú)源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端（VINP）的信號(hào)經(jīng)衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量是由加在增益控制接口的電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無(wú)關(guān)，而僅與其差值VG有關(guān)，由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達(dá)50MΩ，因而輸入電流很小，致使片內(nèi)控制電路對(duì)提供增益控制電壓的外電路影響減小。以上特點(diǎn)很適合構(gòu)成程控增益放大器。圖2中的“滑動(dòng)臂”從左到右是可以連接移動(dòng)的。當(dāng)VOUT和FDBK兩管腳的連接不同時(shí)，其放大器的增益范圍也不一樣。

　　當(dāng)腳5和腳7短接時(shí)，AD603的增益為40Vg+10，這時(shí)的增益范圍在-10～30dB。當(dāng)腳5和腳7斷開(kāi)時(shí)，其增益為40Vg+30，這時(shí)的增益范圍為10～50dB。如果在5腳和7腳接上電阻，其增益范圍將處于上述兩者之間。

　　AD603的增益控制接口的輸入阻抗很高，在多通道或級(jí)聯(lián)應(yīng)用中，一個(gè)控制電壓可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)運(yùn)放；同時(shí)，其增益控制接口還具有差分輸入能力，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)信號(hào)電平和極性選擇合適的控制方案。

　　（4）工作原理

? ? ? ? 概述信號(hào)從精密無(wú)源梯形網(wǎng)絡(luò)的輸入短輸入，對(duì)輸入信號(hào)的衰減量由高阻（50兆歐）低偏流差分輸入的增益控制電路的控制電壓VGVGPOS-VGNEG）決定，即由VG控制梯形網(wǎng)絡(luò)的“滑動(dòng)觸點(diǎn)”至相應(yīng)的“節(jié)點(diǎn)”處，可實(shí)現(xiàn)0~-42.14dB的衰減。

　　固定增益放大器的增益GF通過(guò)VOUT與FDBK端連接形式確定，當(dāng)VOUT與FDBK端短路連接時(shí)，GF=31.07dB；當(dāng)VOUT與FDBK之間開(kāi)路時(shí)，GF=51.07dB；在OUT與FDBK之間外接意的電阻REXT，可將GF設(shè)置為31.07~51.07dB之間的任意值。值得注意的是，在該模式下其增益精度有所降低，當(dāng)外接電阻為2千歐左右時(shí)，增益誤差最大。若在VOUT與FDBK端連接一個(gè)電阻可獲得一個(gè)稍高的增益，最大增益約為60dB。

　　超過(guò)Thr30℃時(shí)，OT端輸出低電平（過(guò)熱關(guān)閉信號(hào)）。圖9中 WARN信號(hào)及OT信號(hào)都輸入微控制器uC中。其溫度特性與輸出特性如圖10示。圖9中的FANON為風(fēng)扇開(kāi)控制端，當(dāng)此端口低電平時(shí)，不管溫度是多少，風(fēng)扇被打開(kāi)（一般正常工作時(shí)，此端接Vdd）。VT1可驅(qū)動(dòng)12V直流無(wú)刷電機(jī)，工作電流可達(dá)250mA。

　　AD603實(shí)用電路

　　AD603的原理可知，其增益控制VG若與輸入信號(hào)成反比，便可實(shí)現(xiàn)AGC功能，獲得AGV電路的增益控制電壓，通常采用半波檢測(cè)電路或RMS（有效值）電路。本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用給出了一種利用AD590與一只三極管等組成寬范圍溫度補(bǔ)償?shù)陌氩z測(cè)電路和兩片AD603級(jí)聯(lián)而構(gòu)成的AGC實(shí)用電路，如圖3所示。

　　寬范圍溫度補(bǔ)償?shù)陌氩z測(cè)電路由溫度傳感器AD590（典型值為1A）、Q、R2和CAV構(gòu)成，基本原理為：在VOUT為正半周時(shí)Q截止，在VOUT為負(fù)半周時(shí)Q導(dǎo)通，流入CAV的平均電流Icav=Iad590-Iqc（溫度在300K時(shí)，Iad590=300uA），當(dāng)增益控制電壓Vcav處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)Q中的整流電流的平均值必須與Iad590保持平衡，如果AD603的輸出幅度太小以至于不滿(mǎn)足改條件，則Vcav將迅速上升，引起增益提高，最終使Q充分導(dǎo)通。R2的選取由帶隙基準(zhǔn)原理所確定，適當(dāng)選擇R2使之滿(mǎn)足VOUT=VBE+VR2=1.2V（即VR2=500mV）時(shí)，VOUT在較寬的溫度范圍內(nèi)將是穩(wěn)定的。對(duì)方波而言，在輸入信號(hào)穩(wěn)定時(shí)，Vcav應(yīng)保持穩(wěn)定，則Q在導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)發(fā)射極電流應(yīng)為600uA，于是的R2=833歐，實(shí)際應(yīng)用中時(shí)正弦波并非方波，R2的推薦值為806歐。由于AD590、R2和Q的配合適用，在很寬的溫度范圍內(nèi)將使VOUT保持穩(wěn)定。C2用于改善頻率特性。另外，改變CAV的值可改變AGC的時(shí)間常數(shù)，CAV的取值一般在0.1~1uF之間。

　　兩片AD603以并聯(lián)控制方式連接，兩級(jí)的GNEG端布并聯(lián)接于0.5V的電平上，GPOS端并聯(lián)，由半波檢測(cè)電路的控制。兩級(jí)的VOUT與FBDK之間均接10千歐電阻，即為模式二工作方式，其輸出幅度為1.2Vrms，增益范圍為+3~+75dB。頻帶不小于20MHz。

　　由Q1和R8組成一個(gè)檢波器，用于檢測(cè)輸出信號(hào)幅度的變化。由CAV形成自動(dòng)增益控制電壓VAGC，流進(jìn)電容CAV的電流Q2和Q1兩管的集電極電流之差，而且其大小隨A2輸出信號(hào)的幅度大小變化而變化，這使得加在A1、A2放大器1腳的自動(dòng)增益控制電壓VAGC隨輸出信號(hào)幅度變化而變化，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整放大器增益的目的。　　圖3是由兩級(jí)AD603構(gòu)成的具有自動(dòng)增益控制的放大電路，圖中

　　圖4是AD603在信號(hào)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用電路，兩級(jí)AD603構(gòu)成程控增益放大器。該電路采用二級(jí)AD603順序級(jí)聯(lián)構(gòu)成，其輸出經(jīng)過(guò)高速A/D采樣后，由DSP計(jì)算需調(diào)節(jié)的增益量并控制A/D以獲得調(diào)節(jié)增益控制電壓，從而精確地控制放大器的增益。圖中的C16、C17、C18、C19用于電源去耦；C20、C21、C26為放大器的級(jí)間耦合電容；C23，C25用于AD603頻響的高頻提升。

　　AD603注意事項(xiàng)

　　在AD603的應(yīng)用中要注意以下幾點(diǎn)：

　　（1）供電電壓一般應(yīng)選為±5V，最大不得超過(guò)±7.5V。

　　（2）在±5V供電情況下，加在輸入端VINP的額定電壓有效值應(yīng)為1V，峰值為±1.4V，最大不得超過(guò)±2V。如要擴(kuò)大測(cè)量范圍，應(yīng)在AD603的前面加一級(jí)衰減。這樣可使輸出電壓峰值的典型值達(dá)到±3.0V。因此AD603后面通常要加一級(jí)放大才能接A/D轉(zhuǎn)換器。

　　（3）電壓控制端所加的電壓必須非常穩(wěn)定，否則將造成增益的不穩(wěn)定，從而增加放大信號(hào)的噪聲。

　　（4）信號(hào)必須直接連在放大器的腳4，否則將由于阻抗較大而引起放大器精度的降低。