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　　AD8337是美國AD(Analog Devices INC)公司推出的一種高頻帶寬度、低功耗、采用直流耦合的可變增益放大器。該放大器的增益均可以分貝為單位線性變化，其頻率可達(dá)100 MHz；帶寬(-3 dB)可達(dá)250 MHz。AD8337采用AD公司先進(jìn)的專利電路技術(shù)和X-AMP結(jié)構(gòu)，因而具有優(yōu)異的增益控制特性，其增益控制范圍為0～24 dB，同時，增益控制接口還可提供20 dB／V的精確線性控制率。

1 AD8337的主要特點

　　AD8337可廣泛應(yīng)用于工業(yè)和儀表領(lǐng)域，和同類競爭方案相比，其速度快50％，尺寸小30％。AD8337的VGA能提供極好的直流(DC)和交流(AC)電性能。其優(yōu)秀的直流和高速特性使AD8337 VGA特別適合于大范圍high-channel-count 工業(yè)和儀器應(yīng)用，譬如PET(positron emis-sion tomography)醫(yī)療影像、工業(yè)超音波、RF(射頻)測試儀器、和高性能AGC(自動增益控制)系統(tǒng)。

　　AD8337的主要特點如下：

　　◇低噪聲：2.2nV／rtHz；

　　◇低功耗：78 mW；

　　◇器件的頻帶寬度范圍可從低頻到250 MHz(-3 dB)；

　　◇額定增益范圍：0～24 dB (前置放大器增益為6dB)；

　　◇增益控制率：20 dB／V；

　　◇直流耦合；

　　◇單端輸入和輸出；

　　◇電源：+5 V，±2.5 V或±5 V；

　　◇工作溫度：-40℃～+85％；

　　◇3×3毫米8引腳LFCSP。

2 引腳說明

3 結(jié)構(gòu)原理

　　AD8337的原理電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。該芯片主要由前置放大器、衰減器、偏置單元、內(nèi)插器、增益控制接口和輸出放大器等部分組成。AD8337可以采用雙電源供電和單電源供電兩種形式，并可由偏置單元來完成。電源可為+5 V，±2.5 V或±5 V。

　　AD8337的輸入級是一個電流反饋前置放大器，可用來緩沖X-AMP的階梯網(wǎng)絡(luò)。前置放大器的電壓放大倍數(shù)可以通過外部電阻來設(shè)置，其給定設(shè)置是采用R1=R2=100 Ω構(gòu)成的同相放大器，放大倍數(shù)為2(即6 dB)。設(shè)計時通過外部電阻的不同配置，前置放大器的放大倍數(shù)也可被設(shè)置為大于2的其它值。

　　緊跟前置放大器的是衰減器，該電阻網(wǎng)絡(luò)由每級衰減量為3.01 dB的8級衰減網(wǎng)絡(luò)組成，總的衰減范圍是24.08 dB，每級梯形網(wǎng)絡(luò)以固定的分貝數(shù)衰減輸人信號。衰減器后邊是固定增益輸出放大器(18.06 dB)。由于前置放大器的放大倍數(shù)可以通過外部電阻進(jìn)行設(shè)置，所以AD8337的增益可根據(jù)前置放大的不同便放大倍數(shù)發(fā)生一些變化，范圍為0～+24 dB。

　　AD8337芯片的增益控制接口可以提供高阻抗輸入，并以引腳VCOM作為參考。其增益控制電壓可在-0.6～+0.6 V范圍任意增減。且無增益重疊現(xiàn)象。增益控制率是20 dB／V，其相對較低的值可以保證在GAIN輸入端的噪聲不會被過度地放大。

4 典型應(yīng)用

　　在高頻模擬數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域和實時顯示的控制領(lǐng)域中。經(jīng)常會出現(xiàn)一些干擾信號，這些干擾信號大都是高頻的、大小不定的毛刺。如何將這些干擾測試出來，就需要測試電路有較寬的帶寬和對輸入進(jìn)行增益控制。AD8337正是一款通用型VGA放大器，適合于用電壓對增益進(jìn)行控制的應(yīng)用電路。

　　由于AD8337具有從任意低頻到250 MHz的工作帶寬，且電路增益與控制電壓Vgain成正比；同時，VGA又是一個標(biāo)準(zhǔn)的線性增益結(jié)構(gòu)的X-AMP，具有很好的動態(tài)輸出范圍，所以，筆者在數(shù)字示波器信號采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計中，選取了AD8337來進(jìn)行系統(tǒng)的前端信號增益調(diào)節(jié)。其工作過程是：首先由探頭采集信號，然后經(jīng)過必要的增益預(yù)處理，再由A／D轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號發(fā)送到AT89C51中進(jìn)行處理。

　　在AT89C51單片機(jī)的控制下，探頭采集到的信號由AD8337進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，以將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟��?shù)轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換的信號。AD8337接成雙電源供電的形式，8腳、6腳分別接正、負(fù)電源；增益控制端口7腳由AT89C51的P15來控制；2腳接地；探頭采集到的模擬輸入信號INPUT接AD8337的3腳；4、5腳則構(gòu)成前置放大器電流反饋，以緩沖X-AMP的階梯網(wǎng)絡(luò)。其中：R1=R2=100 Ω構(gòu)成的同相放大器的放大倍數(shù)為2(即6dB)。AD8337的輸出端VOUT連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端。

　　由AD8337的結(jié)構(gòu)原理可知，AD8337的可變衰減器的增益范圍是24 dB，緊接著它的是18 dB的固定增益放大器，再算上前置放大器的增益6dB，得出總的AD8337增益范圍是0～+24 dB。由于AD8337的增益控制率為20 dB／V，所以，在Vgain以伏特(V)為單位時，AD8337的增益運(yùn)算公式如下：

G_ain(dB)=20V_gainN+I_CPT

　　公式中：Vgain由AT89C51的P15引腳輸出決定(在-0.6～+0.6 V的范圍內(nèi)變動)；額定ICPT為12.15dB。如果前置放大器的增益增加，ICPT將相應(yīng)地增加。如果前置放大器的增益增加6 dB，則ICPT將由6 dB增加到18.15 dB。

　　本設(shè)計中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用AD7476，它是一種低功耗12位串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由單電源+2.7～+5.25 V供電，具有內(nèi)置跟蹤和保持功能的連續(xù)近似寄存器(SAR)架構(gòu)。本設(shè)計通過AT89C51的P10、P11、P12分別連接AD7476的CS、SDATA、SCLK，以控制其模數(shù)轉(zhuǎn)換。

5 使用注意事項

　　按照經(jīng)驗，在使用AD8337設(shè)計電路時，應(yīng)注意以下幾點：

　　◇設(shè)計時，將多個AD8337進(jìn)行串聯(lián)可得到更大的增益范圍，但在級間應(yīng)加濾波器來抑制噪聲和畸變；

　　◇R2的取值一定不能小于100 Ω，因為R2與內(nèi)部補(bǔ)償電容一起確定前置放大器的帶寬(-3dB)，如果R2使用一個很小的電阻，就可能使前置放大器工作不穩(wěn)定；

　　◇R2增大會使前置放大器增益增加，但將使帶寬減��；

　　◇由于有DC耦合．增加前置放大器增益將增加偏移量；

　　◇R1增大會導(dǎo)致輸入相關(guān)噪聲增大；

　　◇AD8337具有低輸出噪聲的優(yōu)點，可以驅(qū)動高速ADCs；

　　◇由于GAIN輸入端采用高輸入阻抗，因此，在增益控制輸入端可以增加一個簡單的低通濾波器來抑制干擾信號；

　　◇AD8337高速輸出級在驅(qū)動大電流容性負(fù)載時易受影響；這時，串聯(lián)一個小電阻可以減少對電容負(fù)載的影響；

　　◇AD8337是一個高頻器件，因此，電路板布置至關(guān)重要。其輸出地應(yīng)該與前置放大器增益設(shè)置電阻和VCOM引腳的地相隔離；

　　◇由于增益控制管腳為7腳，正、負(fù)電源為8腳、6腳，所以，在測量時千萬要小心，一旦將控制端與供電端短路，將對芯片造成永久性損壞。

6 結(jié)束語

　　本數(shù)字示波器信號采集系統(tǒng)的設(shè)計選取AD8337作為信號增益調(diào)節(jié)部分，不但簡化了電路設(shè)計的復(fù)雜性，提高了增益調(diào)節(jié)的精確度，而且利用AD8337集成的增益可調(diào)、低功耗、寬頻帶和控制簡單等特性，使得本設(shè)計和調(diào)試都非常容易。由此可見，該芯片在需要調(diào)節(jié)增益的電路設(shè)計中具有很高的實用價值。