CN0072: 利用可变增益放大器AD8368扩展对数检波器ADL5513的动态范围

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优势和特点
  • 将对数检波器的动态范围扩展至95dB
  • 相对于输入信号具有线性dB输出电压
此电路中所用产品
    应用: 
  • 通信
  • 通信

电路功能与优势

本电路提供一种增大对数检波器 ADL5513 动态范围的解决方案,它通过在ADL5513的输入端增加可变增益放大器AD8368 来实现。ADL5513的VOUT信号经过衰减后,反馈到AD8368的增益控制输入端,以便对ADL5513输入端的功率实施精确控制。利用这种方法,该电路的动态范围可增大到95 dB,并具有出色的温度稳定性(请参考图2)。输出电压与输入信号之间为线性dB关系。

图1.对数检波器ADL5513与AD8368 VGA可在120 MHz时提供95 dB动态范围(原理示意图)注:VPOS = +5 V

电路描述

对数检波器ADL5513的动态范围可以通过增加一个独立的VGA而得到扩展。VGA的增益控制输入直接从VOUT获得。动态范围的扩展量为VGA的增益控制范围。为使整体测量保持dB线性,VGA必须提供dB线性(指数式)增益控制功能。VGA必须与ADL5513一样,其增益随着增益偏置的增大而减小。或者,也可以使用具有适当电平转换功能的反相运算放大器。选择VGA很方便,它只需采用5.0 V单电源供电,并能够产生单端输出即可。AD8368满足上述所有条件。图1所示为该电路的原理示意图。采用AD8368的反向增益模式(MODE引脚为低电平)时,其增益以37.5 mV/dB的斜率递减,增益电压(VGAIN)为1.0 V时达到最小值−12 dB。AD8368所需的电压VGAIN为ADL5513输出的50%。为调整此电压,需要在ADL5513的输出端插入一个分压器。在ADL5513输出的1.5 V范围内,AD8368的增益变化范围为(0.5 × 1.5 V)÷ (37.5 mV/dB) = 20 dB。结合ADL5513的75 dB增益范围(120 MHz),将导致VOUT改变1.5 V时,AD8368输入端的增益改变95 dB。

由于AD8368会放大带外噪声,因此在AD8368与ADL5513之间使用一个带通滤波器,用来提高低信号灵敏度。VGA放大低功率信号,衰减高功率信号,使其适合ADL5513的检测范围。如果使用具有较高增益和较低噪声系数的放大器,则可实现优于90 dB的灵敏度,适用于接收信号强度指示器(RSSI)应用。

图2显示了120 MHz时扩展动态范围的数据结果以及VOUT的相应误差。

图2. 120 MHz时AD8368/ADL5513扩展动态范围电路的输出和一致性

由于涉及到高频率和宽动态范围,因此该电路必须构建在多层印刷电路板上,其中至少一层应为接地层。各IC电源引脚必须采用0.1 μF低电感陶瓷电容去耦,如图1所示。为适应极高频率,一些电源引脚还具有较小值去耦电容(低ESL)。原理图上的“0 Ω”电阻表示可选的小电阻(小于10 Ω)或铁氧体磁珠,需要进一步去耦时可选用。ADL5330 Data Sheet.的数据手册均显示了相关各评估板的最佳布局。

在ADL5513和AD8368芯片级封装的底面,有一个裸露焊盘,该焊盘与芯片接地内部相连。将该焊盘焊接至PCB的低阻抗接地层可确保达到额定的电气性能,并可提供散热功能。另外,建议利用过孔将焊盘下方所有层上的接地层拼接在一起,以降低热阻抗。

常见变化

通过选择适当的带通滤波器,本文所述的应用电路可以针对AD8368和ADL5513工作范围内的任何中频频率进行修改。当工作频率超过800 MHz时,可以用ADL5330代替AD8368。ADL5330 VGA可以在10 MHz至3 GHz频率范围内使用。使用ADL5330时,需要在ADL5330增益引脚与ADL5513提供的增益控制电压之间放置一个反向器。在这种应用中,可以将AD8061等单电源运算放大器配置为反向器使用。

此电路中所用产品:

产品 描述 可提供样片的产品型号
AD8368 800 MHz, 线性dB VGA 内置AGC检测器 AD8368ACPZ-REEL7
ADL5513 1 MHz ~4 GHz ,80 dB对数检波器/控制器 ADL5513ACPZ-R7
沪ICP备09046653号
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