電路功能與優勢

本文所述電路利用一個VGA （ADL5330） 和一個對數檢波器 （AD8318） 提供閉環自動功率控制。由于AD8318具有較高的溫度穩定性，而且AD8318 RF檢波器可確保ADL5330 VGA的輸出端具有同樣水平的溫度穩定性，因此該電路在整個溫度范圍都能保持穩定。該電路還增加了對數放大器檢波器，用來將ADL5330從開環可變增益放大器轉換為閉環輸出功率控制電路。 AD8318與ADL5330一樣，具有線性dB傳遞函數，因此P對設定點傳遞函數也遵循線性dB特性。

圖1. ADL5330與AD8318配合在自動增益控制環路中工作（原理示意圖：未顯示去耦和所有連接）

電路描述

雖然可變增益放大器可提供精確的增益控制，但利用一個自動增益控制（AGC）環路也可以實現對輸出功率的精密調節。圖1顯示在AGC環路中工作的ADL5330。增加對數放大器AD8318后，該AGC在較寬的輸出功率控制范圍具有更高的溫度穩定性。

ADL5330 VGA要在AGC環路中工作，必須將輸出RF的樣本反饋至檢波器（通常利用一個定向耦合器并增加衰減處理）。DAC將設定點電壓施加于檢波器的VSET輸入，同時將VOUT與ADL5330的GAIN引腳相連。根據檢波器的VOUT與RF輸入信號之間明確的線性dB關系，檢波器調節GAIN引腳的電壓（檢波器的VOUT引腳為誤差放大器輸出），直到RF輸入的電平與所施加的設定點電壓相對應。GAIN建立至某一值，使得檢波器的輸入信號電平與設定點電壓之間達到適當平衡。

AGC環路中工作的ADL5330與AD8318的基本連接如圖 1所示。AD8318是一款 1 MHz至 8 GHz精密解調對數放大器，提供較大的檢波范圍（60 dB），溫度穩定性為±0.5 dB。ADL5330的增益控制引腳受AD8318的輸出引腳控制。電壓VOUT的范圍為 0 V至接近VPSx。為避免過驅恢復問題，可以用阻性分壓器按比例縮小AD8318的輸出電壓，以便與ADL5330的 0 V至 1.4 V增益控制范圍接口。

利用一個 23 dB的耦合器/衰減器，可以讓所需的VGA最大輸出功率與AD8318線性工作范圍的上限（900 MHz時約為?5dBm）相匹配。

檢波器的誤差放大器利用以地為參考的電容引腳 CLPF 對誤差信號（電流形式）進行積分。必須將一個電容與 CLPF 相連，用來設置環路帶寬，并確保環路穩定性。

圖2顯示針對900MHz正弦波和-1.5dBm輸入功率，輸出功率與VSET電壓在整個溫度范圍的傳遞函數關系曲線。請注意，AD8318的功率控制為負向式。減小VSET相當于要求ADL5330提供更高的信號，因此一般會提高增益（GAIN）。

圖2 ADL5330輸出功率與AD8318設定點電壓關系曲線，PIN=-1.5dBm

AGC環路能夠控制接近ADL5330完整60dB增益控制范圍的信號。在通常極為重要的最高功率范圍內，其溫度性能最精確。在輸出功率的最高40dB范圍內，整個溫度范圍的線性一致性誤差在±0.5dB范圍內。

對數放大器所帶來的寬帶噪聲可忽略不計。

為使AGC環路保持均衡，AD8318必須跟蹤ADL5330輸出信號的包絡，并向ADL5330的增益控制輸入提供必要的電平。圖3所示為圖1中AGC環路的示波器屏幕截圖。將采用50%。AM調制的1000MHz正弦波施加于ADL5330。ADL5330的輸出信號為恒定的包絡正弦波，其振幅與AD8318的設定點電壓1.5V相對應。圖中還顯示了AD8318對不斷變化的輸入包絡的增益控制響應。

圖3. 顯示AM調制輸入信號的示波器屏幕截圖

圖4顯示AGC RF輸出對VSET脈沖的響應。當VSET降至1V時，AGC環路以RF突發脈沖予以響應。響應時間和信號積分量由AD8318 CFLT引腳上的電容控制。這與積分放大器周圍的反饋電容類似。電容增加將導致響應速度變慢。

該電路必須構建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實現最佳性能，必須采用適當的布局、接地和去耦技術。

在ADL5330和AD8318芯片級封裝的底面，有一個裸露的壓縮焊盤，該焊盤與芯片接地內部相連。將該焊盤焊接至印刷電路板的低阻抗接地層可確保達到額定的電氣性能，并可提供散熱功能。另外，建議利用過孔將焊盤下方所有層上的接地層拼接在一起，以降低熱阻抗。

圖4 顯示ADL5330輸出的示波器屏幕截圖

常見變化

該電路可以用來實現恒定功率輸出功能（固定設定點、可變輸入功率）或可變功率輸出功能（可變設定點、固定或可變輸入功率）。 如果所需的輸出功率控制范圍較窄，可以用AD8317 （功率檢波范圍：50 dB）或 AD8319（功率檢波范圍：45 dB）代替AD8318對數放大器（功率檢波范圍：60 dB）。對于恒定輸出功率功能，最低動態范圍檢波器（AD8319）已足夠用，因為環路將始終把檢波器的輸入功率伺服至恒定水平。

針對發射應用進行優化的ADL5330 VGA可以用AD8368VGA代替，后者針對最高 800 MHz的低頻接收應用進行了優化，并提供 34 dB線性dB電壓控制可變增益。