可变增益放大器

1、11.4.1 改变放大器改变放大器偏置偏置控制增益控制增益 RE RC VO Q2Q1 Vin i2i1 Vc RE IEE Vcc RC 信号信号 从从 基极注入基极注入 1 (1) 22 EE in Iq ithv kT 2 (1) 22 EE in Iq ithv kT 晶体管集电极电流为晶体管集电极电流为 in v 12 () 2 oCEECin q vii RIR thv kT 输出电压为输出电压为 改变改变偏置电流偏置电流 可以线性地控制放大器的增益可以线性地控制放大器的增益 EE I RE RC VO Q2Q1 Vin i2i1 Vc RE IEE Vcc RC 放大器的放大器的

2、线性性能线性性能分析分析 12 () 2 oCEECin q vii RIR thv kT 输出电压为输出电压为 26 in VmV 时，输出与输入间才呈线性关系时，输出与输入间才呈线性关系 描述放大器描述放大器非线性失真非线性失真的主要的指标的主要的指标 1indB P 3 IM 增益增益1dB压缩压缩点点 三阶互调三阶互调失真比失真比 由双极型晶体管差分放大器的幂级数展开式由双极型晶体管差分放大器的幂级数展开式 2 2 223 3 2 1 11 () 3 2331 1 4416 2 imT imim T T aVV IMVV aV V 26 T VmV其中其中 1 1 3 0.145 im

3、dB a V a 发射极加发射极加反馈电阻反馈电阻 可扩展线性范围可扩展线性范围 E R RC VO Q2Q1 (IQ + is) VC i2i1 Vcc RC 信号电流信号电流 从从发射极注入发射极注入 s i 输出电压为输出电压为 12 ()() 2 oCCQsc q vii RRIi thV kT 控制电压控制电压 大小可改变增益大小可改变增益 c V 电路优点：输出与信号电流电路优点：输出与信号电流成正比，无失真成正比，无失真 实际电路实际电路 Q3 Vcc Vin VO RC Q2Q1 VC RC s i 3 Q in v信号电压信号电压 信号电流信号电流 通过通过 3 Q的的伏安特

4、性伏安特性有非线性有非线性 改进型电路改进型电路 电路特点：电路特点： i6i5 VCC Q6 Q5 Q4Q3Q2Q 1 RERE IEE Vin VC RCRC VO Q6 c V 控制特性控制特性 电压电压 控制信号电流控制信号电流 在两对晶体管间的分配在两对晶体管间的分配 5 i 6 i、 i5i1i2 VC -4VT 0 4VT 23 ()(1) 22 oCEECinc qq vRiiIR thvthV kTkT 信号支路信号支路改为差分对改为差分对 射极加反馈电阻射极加反馈电阻 扩大了线性范围扩大了线性范围 当当 时时 Tc VV4 5 i 2 Q 6 i 3 Q 增益增益最大最大全

5、流入全流入 0 c V当当 时，电流平均分配，增益下降时，电流平均分配，增益下降 6dB 4 cT VV 当当 时，增益时，增益 0 11.4.2 改变放大器改变放大器负反馈负反馈控制增益控制增益 VCC VO 控制控制 电压电压 Vin Q10Q9 Q8 Q7Q6 Q5Q4 Q3 Q2Q1 负反馈电阻一般加在发射极（源极）负反馈电阻一般加在发射极（源极） 电压控制电压控制负反馈电阻值负反馈电阻值 电路特点：电路特点： 3 Q 8 Q 源极并联源极并联场效应管场效应管 和和 3 Q 8 Q工作于工作于可变电阻区可变电阻区 1 () on noxGSth R W CVV L 等效电阻：等效电阻：

6、 控制电压加在控制电压加在栅极栅极 11.4.3 改变改变负载负载控制放大器增益控制放大器增益 输输 入入 Q9Q8 三级主中放三级主中放 前置中放前置中放 Ic2 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Ic1 VCC Q2 Q1 前置前置 中放中放 偏置偏置 可变增益放大器可变增益放大器1 2 3 可变负载可变负载 输出输出 主中放特性：主中放特性： 输入输入 差分放大器差分放大器 基极基极 89 ,Q Q 偏置偏置 镜像电流源镜像电流源 76,Q Q 改变增益方式改变增益方式放大器偏置电流受放大器偏置电流受 控制控制 2c I 中放系统结构：中放系统结构： 前置中放前置中放 三级主中放三级主中放

7、前置中放前置中放 Q5 Q4 Q3 Ic1 VCC Q2 Q1 前置前置 中放中放 输输 入入 可变负载可变负载 输出输出 前置中放特点：前置中放特点： 二极管电流受二极管电流受 控制控制 1c I VD iD 二极管二极管等效电阻等效电阻受受 控制控制 1c I 结论：结论：AGC电流控制放大器负载，改变增益电流控制放大器负载，改变增益 前置前置 中放中放 输入输入 R2 R1 前置中放前置中放等效电路等效电路 21,Q Q 等效电阻等效电阻 21,Q Q二极管二极管 543 ,QQQ镜像电流源镜像电流源 11.4.4 模拟乘法器控制放大器增益模拟乘法器控制放大器增益 Vo Vin 控制电压

8、控制电压Vc 后置后置 放大器放大器 前置前置 放大器放大器 结构图：结构图： 只要控制电压连续，只要控制电压连续， 则可以连续的控制输出信号则可以连续的控制输出信号 大小大小 o v VO VCC Q6Q5 Q4Q3Q2Q1 RERE IEE Vin VC RC RC 模拟乘法器电路图：模拟乘法器电路图： 11.4.5 电压控制电压控制可变衰减器可变衰减器 电压控制可变衰减器固定增益放大器电压控制可变衰减器固定增益放大器可变增益放大器可变增益放大器 1. PIN二极管二极管作为衰减器作为衰减器 A 1005010 200 1K 600 R( ) I正向 正向 PIN二极管的电阻特性二极管的电

9、阻特性 PIN型二极管型二极管 特点特点 PN P NI 普通二极管普通二极管PIN二极管二极管 夹有一层夹有一层 本征半导体本征半导体 频率很高时（几十频率很高时（几十MHz以上）失去整流作用以上）失去整流作用 受偏置电压（电流）控制的受偏置电压（电流）控制的可变电阻可变电阻 受偏置电压（电流）控制的受偏置电压（电流）控制的开关开关 用用PIN二极管构成可变增益放大器二极管构成可变增益放大器 可变衰减器可变衰减器 Vin 放大器放大器 控制电压控制电压Vc Vout 结构图结构图 in v R Lc VEE RL AGC电流电流 C Lc Lc C C R PIN C C 典型电路典型电路

10、Lc高频扼流圈高频扼流圈 AGC电流电流PIN二极管偏置电流二极管偏置电流 晶体管晶体管直流偏置直流偏置 C高频旁路电容高频旁路电容 min g v RPIN RL RR 交流等效图交流等效图 min g v晶体管等效电流源晶体管等效电流源 RPIN电压控制可变衰减器电压控制可变衰减器 2、可变衰减器可变衰减器带抽头的带抽头的 结构的电阻梯形网络结构的电阻梯形网络 RR2 S S选择可变抽头选择可变抽头 Vin Vout 后置后置 放大器放大器 控制电压控制电压Vc 固定增益固定增益 放大器放大器 VinVout 结构图结构图 衰减是步进的衰减是步进的 特点：特点： 控制电压选择不同的电阻抽头

11、控制电压选择不同的电阻抽头 增益增益 NF 输出输出IM3 增益、噪声、互调失真增益、噪声、互调失真 三者关系三者关系 电阻多衰减大增益小噪声大电阻多衰减大增益小噪声大 电阻衰减器电阻衰减器无非线性无非线性， 非线性仅由后接放大器引起非线性仅由后接放大器引起 AGC目的是保持输出恒定，因此，无论衰目的是保持输出恒定，因此，无论衰 减量如何设置，后置固定增益放大器的减量如何设置，后置固定增益放大器的 输入电平必然相同，输入电平必然相同， 典型芯片典型芯片 AD8367 可变衰减器可变衰减器固定增益放大器固定增益放大器 地地 使能使能 电源电源 控制电压控制电压 模式模式 输出输出 输入输入 gm

12、 单元单元 9级级5dB步进衰减电阻梯形网络步进衰减电阻梯形网络 高高 斯斯 内内 插插 器器 偏置偏置 平方律平方律 检波器检波器 AD8367 增益连续可变范围为增益连续可变范围为-2.5dB 42.5dB。 3dB带宽为带宽为500MHz。 增益控制具有增、减两种模式增益控制具有增、减两种模式 控制电压与增益（控制电压与增益（dB值）成线性关系值）成线性关系 增益控制灵敏度为增益控制灵敏度为20mv/dB， (或或50dB/v) ， 控制电压范围为控制电压范围为50mv950mv。 200 in Z 单端输入方式，单端输入方式， 输入阻抗为输入阻抗为 。 片内带有平方律检波器片内带有平方律检波器 单电源供电单电源供电2.7V5.5V。 200 输入输入 输出输出 输出缓冲输出缓冲 42.5dB -45dB-10dB-5dB0dB gm 控制控制 电压电压 高高 斯斯 内内 插插 器器 g m 电阻梯形网络电阻梯形