基4-FPGA的大動(dòng)態(tài)范圍數字AGC的實(shí)現

1 引言
在數字中頻接收機中，把A／D轉換提前到中頻部分，為保證A／D轉換的動(dòng)態(tài)范圍和系統帶寬，要求低噪聲放大器和自動(dòng)增益控制AGC(Automatic Gain Control)電路能夠提供大動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)增益控制。AGC系統由可變增益放大器和反饋回路組成。反饋回路從可變增益放大器的輸出中提取幅度自動(dòng)調節可變增益放大器的增益，當輸入可變增益放大器的信號幅度增大時(shí)，反饋回路控制其增益按一定關(guān)系減??；減小時(shí)，其增益則按一定關(guān)系增大。這樣無(wú)論輸入信號的強弱，經(jīng)AGC放大后都能得到電平基本恒定的輸出信號，從而保證系統的動(dòng)態(tài)范圍。數字AGC的反饋部分由數字處理實(shí)現，與模擬AGC相比，降低調試難度而且增強了穩定性、收斂性和精確性。

2 數字AGC的原理與設計
采用ADI公司的可變增益放大器、數字可控增益放大器和FPGA實(shí)現大動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)增益控制，這兩個(gè)增益放大器均采用ADI公司的先進(jìn)工藝技術(shù)，且能提供精確的線(xiàn)性放大，受溫度影響很小。
圖1為數字AGC系統原理框圖，包括可變增益放大器AD603、數字可控增益放大器AD8320、A／D轉換器AD9220、D／A轉換器AD7801，而FPGA用于實(shí)現串行轉并行以及根據AD9220的ORT指示引腳進(jìn)行大動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)增益控制。

圖1中，AD603是電壓可控增益放大器，增益由GPOS和GNEG引腳電壓差確定。當GNEG=0.5V，GPOS在0～1 V變化時(shí)，AD603增益為-lO～30 dB，增益線(xiàn)性變化率為25 mV／dB。AD7801是8 bit D／A轉換器，其8 bit控制寄存器由FPGA控制CS和WR信號寫(xiě)入，為AD603的GPOS端口提供增益控制電壓，輸出電壓為0～2．5 V。通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò )后輸出電壓變?yōu)?～1 V，實(shí)現AD603的增益可控。AD8320是數字可控增益放大器，具有一個(gè)8 bit串行輸入控制端口，可實(shí)現256個(gè)可編程增益設置，增益與8 bit串行控制字Code的關(guān)系為：
Gain(dB)=20log10(0．077×Code+0．316) (1)
式中，Code的范圍為0～255。