AD603中文资料Word文件下载.docx
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AD603是美国AD公司继AD600后推出的宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片。
可用于RF/IF系统中的AGC电路、视频增益控制、A/D范围扩展和信号测量等系统中。
(2)ad603引脚排列是、功能及极限参数
AD603的引脚排列如图1所示,表1所列为其引脚功能。
AD603的极限参数如下:
●电源电压Vs:
±
7.5V;
●输入信号幅度VINP:
+2V;
●增益控制端电压GNEG和GPOS:
Vs;
●功耗:
400mW;
●工作温度范围;
AD603A:
-40℃~85℃;
AD603S:
-55℃~+125℃;
●存储温度:
-65℃~150℃
(3)AD603内部结构及原理
AD603内部结构图如图1所示。
AD603由一个可通过外部反馈电路设置固定增益GF(31.07~51.07)的放大器、0~-42.14dB的宽带压控精密无源衰减器和40dB/V的线性增益控制电路构成。
AD603利用了X-AMP由一个0~-42.14dB的可变衰减器及一个固定增益放大器构成。
其中,可变衰减器由一个七级R-2R梯形网络构成,每级的衰减量为6.02dB,可对输入信号提供0~-42.14dB的衰减。
X-AMP结构的一个重要优点是优越的噪声特性,在1MHz宽带,最大不失真输出为1Vrms时,输出x信噪比为86.6dB。
连续控制下的输入增益控制计算
AD603的简化原理框图如图2所示,它由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。
图中加在梯型网络输入端(VINP)的信号经衰减后,由固定增益放大器输出,衰减量是由加在增益控制接口的电压决定。
增益的调整与其自身电压值无关,而仅与其差值VG有关,由于控制电压GPOS/GNEG端的输入电阻高达50MΩ,因而输入电流很小,致使片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响减小。
以上特点很适合构成程控增益放大器。
图2中的“滑动臂”从左到右是可以连接移动的。
当VOUT和FDBK两管脚的连接不同时,其放大器的增益范围也不一样。
当脚5和脚7短接时,AD603的增益为40Vg+10,这时的增益范围在-10~30dB。
当脚5和脚7断开时,其增益为40Vg+30,这时的增益范围为10~50dB。
如果在5脚和7脚接上电阻,其增益范围将处于上述两者之间。
AD603的增益控制接口的输入阻抗很高,在多通道或级联应用中,一个控制电压可以驱动多个运放;
同时,其增益控制接口还具有差分输入能力,设计时可根据信号电平和极性选择合适的控制方案。
(4)工作原理概述
信号从精密无源梯形网络的输入短输入,对输入信号的衰减量由高阻(50兆欧)低偏流差分输入的增益控制电路的控制电压VG(VGPOS-VGNEG)决定,即由VG控制梯形网络的“滑动触点”至相应的“节点”处,可实现0~-42.14dB的衰减。
固定增益放大器的增益GF通过VOUT与FDBK端连接形式确定,当VOUT与FDBK端短路连接时,GF=31.07dB;
当VOUT与FDBK之间开路时,GF=5.07dB;
在OUT与FDBK之间外接意的电阻REXT,可将GF设置为31.07~51.07dB之间的任意值。
值得注意的是,在该模式下其增益精度有所降低,当外接电阻为2千欧左右时,增益误差最大。
若在VOUT与FDBK端连接一个电阻可获得一个稍高的增益,最大增益约为60dB。
超过Thr30℃时,OT端输出低电平(过热关闭信号)。
图9中WARN信号及OT信号都输入微控制器uC中。
其温度特性与输出特性如图10示。
图9中的FANON为风扇开控制端,当此端口低电平时,不管温度是多少,风扇被打开(一般正常工作时,此端接Vdd)。
VT1可驱动12V直流无刷电机,工作电流可达250mA.
(5).带风扇故障检测的风扇控制器
带风扇故障检测的风扇控制器的工作原理如图11所示。
当温度超过阀值温度Thr时,比较器P1输出高电平,VT导通,风扇工作。
VT的集电极电流Ic通过检测电阻Rsen到地,在Rsen上端的电压Vsen=Ic*Rsen。
当电机正常时,Vsen电压大于P2的基准电压,P2输出高电平;
当电机绕组断线(或VT损坏),Vsen=0,P2的基准电压大于Vsen,P2输出低电平,表示电机有故障(或VT损坏了),此信号一般送至uC。
计算机需要更高的控制精度
中央处理器需要高达±
1℃的精度测量技术才能使系统控制的温度精度由以往的±
6℃提高到±
3℃,这样也可缩小上下限控制温度范围,使中央处理器的工作性能更好。
这对于便携式计算机来说,上下限控制温度范围越小,不仅性能更好,而开动散热风扇所消耗的电能也越小,这点是十分重要的。
为了满足这个要求,各半导体器件公司纷纷推出各种新型风扇控制器,如AD公司开发的ADM1030/ADM
1031,NS公司开发的LM86,MAXIM公司开发的MAX6654及MICROCHIP公司的TC652/653等,这些器件在70~100℃或60~100℃温度内远程温度测量精度都可达±
1范围,满足Intel公司提出的要求,它们采用11位A/D变换器,其分辨率可达0.125℃。
设计AD603的增益,可设置位三种形式。
模式一:
将VOUT与FDBK短路,即为宽频带模式(90MHz宽频带),AD603的增益设置为-11.07dB~+31.07dB.
模式二:
VOUT与FDBK之间外接一个电阻REXT,FDBK与COMN端之间接一个5.6uF的电容频率补偿。
根据放大器的增益关系式,选取合适的REXT,可获得所需要的模式一与模式三之间的增益值。
当REXT=2.15千欧时,增益范围为-1~+41dB。
模式三:
VOUT与FDBK之间开路,FDBK对COMN连接一个18uF的电容用于扩展频率响应,该模式为高增益模式,其增益范围为+8.92~+51.07dB,带宽为9MHz.
在以上三种模式中,增益G(dB)与控制电压VG的关系曲线如图2所示。
当VG在-500mV~+500mV范围内以40dB/V(既25mV/dB)进行线性增益控制,增益G(dB)与控制电压VG之间的关系为:
GdB)=40VG+Goi(i=1,2,3),其中VG=VGPOS-VGNEG(单位为伏特),Goi分别为三种不同模式的增益常量:
GO1=10dB,GO2=10~30dB(由REXT决定,当REXT=2.15千欧时,GO2=20dB),GO3=30dB。
当VG<
-500mV或VG>
+500mV时,增益(dB)与控制电压VG之间不满足线性关系,当VG=-526mV时,Gmin(dB)=GF-42.14;
VG=+526mV时,Gmax(dB)=GF。
高增益要求下AD603级联应用
在要求高增益的场合,可采用两片或多片AD603级联的形式,级间通常采用电容耦合。
两片AD603级联时,总增益控制范围为84.28dB=(42.14*2).在级联应用中,有两种增益控制连接方式,即顺序控制方式和并联控制方式。
可根据实际应用情况选择,其选择取决于是要获得最高即时噪比还是优化增益误差波动。
顺序控制方式(优化S/N)两片AD603级联的顺序控制方式是将两片AD603的两个正增益控制输入端(GPOS)以并联形式由一个正电压VG(GPOS对地的电压)驱动,而两级的负增益控制输入端(GNEG)分别加一个稳定的电压,使VG1和VG2满足2*0.526V的点位差是,则第一级的增益达到最大值是,第二级的增益才从最小值开始提高。
在顺序控制方式中,ISNR(即时信噪比)在增益控制范围内维持可能的最高水平。
并联控制方式两片AD603级联的控制方式是将两级的正增益控制输入端(GPOS)以并联的形式由一个正电压VG驱动,而两级的负增益控制输入端(GNEG)以并联形式接地或加一个稳定的电压,即VG1=VG2,于是两级的增益同步变化,并联控制方式在线性范围内的控制能力为80dB/V(40dB/V*2),即在较小的控制电压下便可获得较高的增益,其总增益是单片AD603的两倍。
但在并联方式工作时其增益误差是顺序控制方式的两倍,输出信造币随着增益的提高而线性降低。
低增益波动方式(最小增益误差方式)由于即使在增益温度状态下也存在一定的增益误差,且呈现周期性的纹波状态,若设置两片AD603级联时所对应的VG1和VG2间存在合适的电位差(约93.75mV),即可使两级的增益误差相互抵消,以实现在所需增益范围内总增益误差最小。
AGC实用电路
AD603的原理可知,其增益控制VG若与输入信号成反比,便可实现AGC功能,获得AGV电路的增益控制电压,通常采用半波检测电路或RMS(有效值)电路。
本文结合实际应用给出了一种利用AD590与一只三极管等组成宽范围温度补偿的半波检测电路和两片AD603级联而构成的AGC实用电路,如图3所示。
宽范围温度补偿的半波检测电路由温度传感器AD590(典型值为1A)、Q、R2和CAV构成,基本原理为:
在VOUT为正半周时Q截止,在VOUT为负半周时Q导通,流入CAV的平均电流Icav=Iad590-Iqc(温度在300K时,Iad590=300uA),当增益控制电压Vcav处于稳定状态时,在一个周期内Q中的整流电流的平均值必须与Iad590保持平衡,如果AD603的输出幅度太小以至于不满足改条件,则Vcav将迅速上升,引起增益提高,最终使Q充分导通。
R2的选取由带隙基准原理所确定,适当选择R2使之满足VOUT=VBE+VR2=1.2V(即VR2=500mV)时,VOUT在较宽的温度范围内将是稳定的。
对方波而言,在输入信号稳定时,Vcav应保持稳定,则Q在导通的半个周期内发射极电流应为600uA,于是的R2=833欧,实际应用中时正弦波并非方波,R2的推荐值为806欧。
由于AD590、R2和Q的配合适用,在很宽的温度范围内将使VOUT保持稳定。
C2用于改善频率特性。
另外,改变CAV的值可改变AGC的时间常数,CAV的取值一般在0.1~1uF之间。
两片AD603以并联控制方式连接,两级的GNEG端布并联接于0.5V的电平上,GPOS端并联,由半波检测电路的控制。
两级的VOUT与FBDK之间均接10千欧电阻,即为模式二工作方式,其输出幅度为1.2Vrms,增益范围为+3~+75dB。
频带不小于20MHz。
图3是由两级AD603构成的具有自动增益控制的放大电路,图中由Q1和R8组成一个检波器,用于检测输出信号幅度的变化。
由CAV形成自动增益控制电压VAGC,流进电容CAV的电流Q2和Q1两管的集电极电流之差,而且其大小随A2输出信号的幅度大小变化而变化,这使得加在A1、A2放大器1脚的自动增益控制电压VAGC随输出信号幅度变化而变化,从而达到自动调整放大器增益的目的。
图4是AD603在信号采集系统中的应用电路,两级AD603构成程控增益放大器。
该电路采用二级AD603顺序级联构成,其输出经过高速A/D采样后,由DSP计算需调节的增益量并控制A/D以获得调节增益控制电压,从而精确地控制放大器的增益。
图中的C16、C17、C18、C19用于电源去耦;
C20、C21、C26为放大器的级间耦合电容;
C23,C25用于AD603频响的高频提升。
AD603注意事项
在AD603的应用中要注意以下几点:
(1)供电电压一般应选为±
5V,最大不得超过±
7.5V。
(2)在±
5V供电情况下,加在输入端VINP的额定电压有效值应为1V,峰值为±
1.4V,最大不得超过±
2V。
如要扩大测量范围,应在AD603的前面加一级衰减。
这样可使输出电压峰值的典型值达到±
3.0V。
因此AD603后面通常要加一级放大才能接A/D转换器。
(3)电压控制端所加的电压必须非常稳定,否则将造成增益的不稳定,从而增加放大信号的噪声。
(4)信号必须直接连在放大器的脚4,否则将由于阻抗较大而引起放大器精度的降低。
增益电压
增益控制电压