基于AD603的信号采集电路

马也 发表于 2017-12-04 09:01:50 收藏 已收藏
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基于AD603的信号采集电路

马也 发表于 2017-12-04 09:01:50

  AD603简介

基于AD603的信号采集电路

  AD603是美国ADI公司的专利产品,是一个低噪、电压控制型放大器,用于射频(RF)和中频(IF)自动增益控制(AGC)系统。如增益用分贝表示,则增益与控制电压成线性关系,压摆率为275V/μs。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围,提供精确的引脚可选增益。增益在-11~+31dB时的带宽为90MHz,增益在+9~+51dB时具有9MHz带宽,改变管脚间的连接电阻,可使增益处在上述范围内。用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。折合到输入的噪声谱密度仅为1.3 nV/√Hz,采用推荐的±5 V电源时功耗为125mW。该集成电路可应用于射频自动增益放大器、视频增益控制、A/D转换量程扩展和信号测量系统。

  在很多信号采集系统中,信号变化的幅度都比较大,如果采用单一的增益放大,那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程,所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益。在自动化程度要求较高的系统中,希望能够在程序中用软件控制放大器的增益,或者放大器本身能自动将增益调整到适当的范围。AD603正是这样一种具有程控增益调整功能的芯片。

  AD603的内部结构及原理

基于AD603的信号采集电路
AD603原理框图

  AD603的简化原理框图如上图所示,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”从左到右是可以连续移动的。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。

  基于AD603的信号采集电路原理流程

基于AD603的信号采集电路
AD603应用电路图

  上图是由两级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。

  下图是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。

基于AD603的信号采集电路
AD603构成的程控增益放大器

  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)信号地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。

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