数字控制可变增益放大器AD8370及其应用

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作者：天津大学adi联合实验室 阮三元 李 刚 来源：国外电子元器件

摘要：ad8370是美国ad公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高ip3和低噪声系数以及优良的失真性能和较宽的带宽，可以广泛应用于差分adc驱动器、if采样接收器、射频／中频放大中间级、saw滤波器接口、单端差动转换器中。文章介绍了ad8370的基本原理及应用设计方法。

关键词：ad8370；数字控制；可变增益；放大器

1　概述

ad8370是美国ad(analog devices inc)公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高ip3和低噪声系数。由于其具有优良的失真性能和较宽的带宽，所以特别适合作为现代接收器设计中的增益控制器件应用。图1是ad8370的原理框图。

在宽输入动态范围应用中，ad8370可提供两种输入范围，分别对应于高增益模式和低增益模式。它内部的一个7位衰减器在提供28db的衰减范围时，分辨率高于2db，而在22db的衰减范围时，分辨率高于1db。ad8370的输入增益选择范围为17db，可输出低失真的高电平。

ad8370可通过在pwup引脚上输入合适的逻辑电平来上电或者断电。当关闭电源时，ad8370的消耗电流小于5ma，并可提供优良的输入输出隔离。ad8370采用adi 高速xfcb方法，因而可在宽带情况下提供高频率和低失真特性，其典型静态电流为78ma。

ad8370可变增益放大采用的是密集的16脚tssop封装，工作温度范围为－40℃～＋85℃。其主要特点如下：

差动输入为200ω；

差动输出为100ω；

噪声系数为7db（最大增益时）；

频带宽度可从低频到700mhz（－3db）；

具有40db的精确增益范围；

带有串行7位接口；

可通过管脚编程低、高增益，其中低增益范围为－11～17db，高增益范围为＋6～34db；

输入动态范围很宽；

单电源可低至3v。

ad8370可应用于差动adc驱动器、if采样接收器、射频／中频放大中间级、saw滤波器接口以及单端差动转换等领域。

2　应用设计

2．1 电路的基本连接方法

图2是ad8370的基本接线图。其中，供电电压范围为2．7v～5．5v，但应注意，为管脚vcco和vc-ci供电时应使用一个0．1μf低感应系数的表面贴陶瓷电容构成的电源退耦电路，而且退耦电容应该尽可能地靠近ad8370。实际上，更有效的退耦方法是给供电电源并联一个100pf电容和一个磁珠。

ad8370主要是针对差动信号电路应用而设计的。由于差动信号设计能改善正常状态的谐波抑制，同时可以提高共模抑制能力，因此，必须使该器件的驱动和负载处于平衡状态，这就要求每个输入或者输出管脚的共模电阻值要平衡。如果使用非平衡电源供电，就会降低该器件的共模抑制比；而如果使用非平衡负载，则会增加谐波失真。总之，即使ad8370在不平衡状态下工作，仍具有比较良好的工作性能，但最优化设计还是尽可能将其处于平衡工作状态。

ad8370是一个性能优良的可变增益放大器，其增益控制传输功能对电压增益呈线性关系。在低增益端，增益斜率较陡，提供的增益控制功能也较粗；而在高增益端，由于db采用阶梯式减小方式，因此可提供精确的增益调节能力。线性电压增益可以由下式给出：

av＝增益码×系数×?1＋（前级放大器增益－1）×最高有效位?

其中，av是线性增益，增益码指的是数字增益控制字减去最高有效位后的值，系数值为0．055744 v／v，前级放大器增益为7．079458 v／v，最高有效位指的是八位控制字的最高位。

2．2 数字接口

ad8370的数字控制端口采用标准的ttl接口，当ltch管脚保持低电平时，八位控制字以串行的方式写入，data管脚的数据在clck信号的每个上升沿读取，图3所示为数字控制接口时序，各个时间参数的典型最小值如表1所列。

串行编程时间参数

脉冲宽度（tpw） 10 ns

脉冲时钟周期（tck） 20 ns

数据建立时间（tds） 2 ns

数据使能建立时间（tes） 2 ns

数据使能保持时间（teh） 2 ns

2．3 单端差动转换

ad8370主要用于差动信号接口，但实际上，也可以用来作为单端差动转换，方法简单易行。只要把没用到的输入管脚通过一个电容对地短接即可。图4所示是一种单端差动转换电路的连接图。当使用单电源供电时，即使差动平衡条件不成立，其失真性能和增益精度还是能满足绝大多数应用的要求。

3 ad8370的评估板

利用ad8370的评估板可通过标准的50ω测试装置来对其作快速测试，其电路原理如图5所示。图中，变压器t1和t2用于将50ω源阻抗和负载阻抗转换成所要求的输入和输出电平。与该评估板相配套使用的是评估板软件，该软件的主要功能是从计算机给出串行增益控制信号。该评估板通过一条电缆与计算机的并口相连，使用时只要在控制软件中适当地调节滚动条就可以自动地实现ad8370的更新设置。

4　小结

ad8370是美国ad公司推出的一种低成本、数字控制可变增益放大器，本文主要介绍了它的基本原理、电路连接、数字接口、单端差动转换及其评估板的使用方法。由于ad8370具有良好的工作性能，因而在通信、视频传输等领域将得到广泛应用。