采用可變增益放大器實(shí)現寬帶信號的恒定輸出

　　摘要：在對石英晶片的電性能參數進(jìn)行測試時(shí)，需要對被測晶片施加一個(gè)高頻掃描激勵信號。通常該激勵信號可以通過(guò)一個(gè)直接數字頻率合成器(DDS)來(lái)實(shí)現。若采用固定信號放大器放大輸出，則其低頻信號幅度將遠遠大于高頻信號幅度，而對被測晶片的激勵信號應保持在600mV左右，顯然無(wú)法通過(guò)固定增益放大器達到這一性能指標。由于信號的放大增益，要依據該信號的頻率變化而改變，因此設計采用可變增益放大器來(lái)實(shí)現。

　　本設計采用了一片程控可變增益放大器AD8370實(shí)現對信號的放大，電路如圖1所示。其信號增益范圍有兩個(gè)，分別是低增益范圍：-11dB到+17dB和高增益范圍：6dB到34dB，可通過(guò)增益控制字來(lái)選擇。由單片機根據當前輸出信號的頻率，向可變增益放大器發(fā)送增益控制碼，控制信號的輸出幅度?！　?/p>

 

　　由于A(yíng)D9852的輸出信號是直接通過(guò)其內部的余弦DAC進(jìn)行輸出的，其輸出信號的幅度較小且高頻噪聲較大，因此需要通過(guò)一個(gè)120MHz的三級橢圓低通濾波器將高頻噪聲濾除后輸出給AD8370。在電路中，將AD8370的輸入設計成差分輸入方式，以更好地消除偶次諧波，并增大共模抑制比。輸入端的1μF電容用以隔離信號中的直流成分，同時(shí)該電容與AD8370的輸入等效電阻到地，形成一個(gè)高通濾波器，可有效濾除低頻噪聲。AD8370的增益控制碼可根據公式計算得出，其中：Av是所要的電壓增益，GainCode為控制碼，取8位二進(jìn)制代碼中的低7位，第8位即MSB為1時(shí)表示采用高增益范圍。當信號頻率為2MHz時(shí)需要將增益控制碼設置為10001101即12.6dB，當信號頻率為100MHz時(shí)，增益控制碼則調整為11001100即29dB。該增益控制碼可由ARM單片機LM3S3749根據DDS的輸出信號的相關(guān)幅度，通過(guò)公式計算出來(lái)后通過(guò)PE2口，寫(xiě)入AD8370的DATA端。 

　　為了提高輸出信號的共模抑制比，減小偶次諧波畸變，將AD8370的信號輸出端設計為差分輸出方式。由于作為信號源只能在石英晶片的一端施加信號激勵，因此在差分信號輸出端設計了一個(gè)寬帶集成運算放大器，可將雙端差分信號轉換為單端信號輸出。由于A(yíng)D8370的信號輸出增益受到外接負載電阻的影響與理論計算值產(chǎn)生一定的偏差，該偏差可按照公式：計算得出。在本電路中，AD8370的輸出負載近似等于100Ω，代入該公式計算得出增益偏差為1，因此無(wú)需對增益控制碼進(jìn)行調整。