本實(shí)用新型涉及一種可變增益放大器高穩(wěn)定性放大電路。

背景技術(shù)：

集成電壓控制型可變增益放大器已廣泛應(yīng)用于各種大動(dòng)態(tài)信號處理中。由于是采用電壓控制，所以其增益控制非常靈活，便于使用，但是增益控制方法不合適時(shí)，會(huì)造成電路的輸出波動(dòng)、噪聲增大和增益控制一致性差等問題。

目前壓差控制型可變增益放大器的增益控制方法是：采用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)將工作電源電壓簡單分壓，為增益控制負(fù)端提供增益控制參考電壓，或者是將增益控制負(fù)端直接連接到接地端，增益控制正端與系統(tǒng)的增益控制電壓連接。上述控制方式的缺點(diǎn)是： 1）利用分壓電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生參考電壓的情況下，在系統(tǒng)工作時(shí)，電源上的瞬態(tài)電流始終處于波動(dòng)狀態(tài)，此電流波動(dòng)必然會(huì)在電源線上產(chǎn)生波動(dòng)，電阻網(wǎng)絡(luò)上分壓后也會(huì)產(chǎn)生一定的波動(dòng)，導(dǎo)致增益控制的參考端電壓不穩(wěn)定。最終在可變放大器的增益控制端產(chǎn)生波動(dòng)的控制電壓。以上產(chǎn)生的控制電壓波動(dòng)引起放大器的增益波動(dòng)，導(dǎo)致可變增益放大器輸出幅度波動(dòng)和較強(qiáng)的噪聲輸出，在某些要求較高的應(yīng)用中會(huì)影響系統(tǒng)工作，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)增益控制紊亂；另外，系統(tǒng)工作電源電壓存在一定的誤差，電源電壓編移了給定值，也會(huì)使分壓形成的控制參考電壓偏移設(shè)計(jì)值，所控制的放大器的增益隨之偏移設(shè)計(jì)值，最終會(huì)導(dǎo)致輸出幅度產(chǎn)生額外的變化，或者使增益控制一致性差等問題。2）將增益控制負(fù)端直接連接到地時(shí)，由于系統(tǒng)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種噪聲，尤其是存在數(shù)字信號的情況下，脈沖信號的發(fā)送會(huì)在地線上產(chǎn)生很強(qiáng)的反彈噪聲，從而導(dǎo)致控制端電壓差也會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的噪聲，引起增益控制電壓不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對電源波動(dòng)、漂移以及接地反彈噪聲等影響，導(dǎo)致的可變增益放大器增益控制不穩(wěn)定，放大電路輸出幅度波動(dòng)、噪聲增大以及增益控制隨電源電壓漂移、一致性差的問題，研制出一種具有高穩(wěn)定增益控制的可變增益放大電路，消除因電源波動(dòng)、漂移以及噪聲等影響導(dǎo)致增益不穩(wěn)定和增益控制一致性差等問題。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

本實(shí)用新型一種具有高穩(wěn)定增益控制的可變增益放大電路，其特征是，包括輸入電阻可調(diào)的緩沖電路、衰減電阻、可變增益放大器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

衰減電阻串聯(lián)在緩沖電路的輸出端和可變增益放大器的輸入端之間；

緩沖電路接收輸入信號，其輸出端與衰減電阻相連。緩沖電路提高可變增益放大電路的輸入電阻，同時(shí)方便輸入、輸出電阻匹配調(diào)整。

可變增益放大器的輸入端與衰減電阻相連，其控制端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連?？勺冊鲆娣糯笃鞯脑鲆媸軘?shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的參考電壓和控制電壓控制；

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓連接到可變增益放大器的增益控制負(fù)端，數(shù)模轉(zhuǎn)換的模擬電壓輸出端連接到可變增益放大器的增益控制正端。數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制信號，并轉(zhuǎn)換成模擬電壓，實(shí)現(xiàn)增益控制。

緩沖電路包括運(yùn)算放大器、第一電容、第二電容和可調(diào)電阻；

待放大信號輸入到運(yùn)算放大器的同相輸入端，可調(diào)電阻接在運(yùn)算放大器同相輸入端和地之間，第一電容接在運(yùn)算放大器的正電源與地之間，第二電容接在運(yùn)算放大器的負(fù)電源與地之間；運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸出端短接。

衰減電阻的一端接運(yùn)算放大器的輸出端，另一端接可變增益放大器的同相輸入端。

可變增益放大器的同相輸入端連接衰減電阻，可變增益放大器的反相輸入端接地；可變增益放大器的增益控制正端與地之間連接第三電容；可變增益放大器的增益控制負(fù)端與地之間連接第四電容；可變增益放大器的正電源與地之間連接第五電容；可變增益放大器的負(fù)電源與地之間連接第六電容；可變增益放大器的輸出端輸出放大后的信號。

可變增益放大器的增益控制正端連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器模擬電壓輸出端，可變增益放大器的增益控制負(fù)端連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸出端。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電源端接電源；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電源端與地之間連接第七電容；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸出端連接可變增益放大器的增益控制負(fù)端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬電壓輸出端連接可變增益放大器的增益控制正端；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的接地端接地。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸入端口接收串行口發(fā)送的增益控制數(shù)字量。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的參考電壓和數(shù)控模擬輸出電壓作為可變增益放大器增益控制電壓。當(dāng)增益被確定后，不會(huì)因?yàn)殡娫床▌?dòng)、漂移和系統(tǒng)噪聲等導(dǎo)致可變增益放大器的增益產(chǎn)生波動(dòng)或漂移，確保放大電路的增益是真正受控的，避免因增益控制不穩(wěn)定帶來額外輸出的幅度波動(dòng)和噪聲，有利于系統(tǒng)及時(shí)正確判斷輸入信號的特征，便于后級控制。另外，增益控制執(zhí)行器件由帶參考電壓輸出的的串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，無須額外增加器件，便于小型化集成。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型可變增益放大電路框圖。

圖2是本實(shí)用新型可變增益放大電路的輸入緩沖電路圖。

圖3是本實(shí)用新型可變增益放大器的衰減電阻和可變增益放大器電路圖。

圖4是本實(shí)用新型可變增益放大電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本方案的實(shí)施方式。

由圖1所示，本實(shí)用新型一種具有高穩(wěn)定增益控制的可變增益放大電路，包括緩沖電路1、衰減電阻2、可變增益放大器3和數(shù)模轉(zhuǎn)換器4。緩沖電路1對待放大信號IN進(jìn)行緩沖和阻抗轉(zhuǎn)換，其輸出端與衰減電阻2連接，衰減電阻2與可變增益放大器3構(gòu)成主放大電路，對緩沖電路1的輸出信號進(jìn)行可變增益放大。模轉(zhuǎn)換器4接收系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)信號并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，同時(shí)數(shù)模轉(zhuǎn)換器4還為可變增益放大器3提供高穩(wěn)定的參考電壓信號?？勺冊鲆娣糯笃?接收到數(shù)模轉(zhuǎn)換器4輸出的參考電壓信號和模擬電壓控制信號后，進(jìn)行高穩(wěn)定增益調(diào)整控制。一旦增益控制信號建立后，可變增益放大器3的增益不會(huì)因電源電壓波動(dòng)或偏移發(fā)生增益波動(dòng)或漂移，也不會(huì)因系統(tǒng)噪聲影響使增益發(fā)生波動(dòng)、跳變等異?，F(xiàn)象。

結(jié)合圖2說明本實(shí)用新型中的緩沖電路的結(jié)構(gòu)。緩沖電路由運(yùn)算放大器N1、電容C1、電容C2和可調(diào)電阻R1構(gòu)成。待放大信號IN輸入到運(yùn)算放大器N1的3腳同相輸入端，可調(diào)電阻R1接在運(yùn)算放大器3腳同相輸入端和地GND之間，電容C1接在運(yùn)算放大器N1的7腳正電源VCC與地GND之間，電容C2接在運(yùn)算放大器N1的4腳負(fù)電源VEE與地GND之間。運(yùn)算放大器N1的2腳反相輸入端與6腳輸出端短接，形成典型的緩沖電路。

結(jié)合圖3說明本實(shí)用新型中的衰減電阻2和可變增益放大器3的電路。衰減電阻2為電阻R2。緩沖電路1的輸出端連接到衰減電阻2（即電阻R2），衰減電阻2（即電阻R2）的另一端接可變增益放大器N2的3腳同相輸入端，可變增益放大器N2的4腳反相輸入端接地GND，電容C3接在可變增益放大器N2的1腳增益控制正端Vc與地GND之間，電容C4接在可變增益放大器N2的2腳控制負(fù)端Vref與地GND之間，電容C5接在可變增益放大器N2的8腳正電源VCC與地GND之間，電容C6接在可變增益放大器N2的6腳負(fù)電源VEE與地GND之間，可變增益放大器N2的7腳輸出端OUT輸出放大后的信號?？勺冊鲆娣糯笃鱊2的1腳增益控制正端Vc接到圖4中數(shù)模轉(zhuǎn)換器4腳模擬電壓輸出端VOUT，可變增益放大器N2的2腳增益控制負(fù)端Vref接到圖4中數(shù)模轉(zhuǎn)換器2腳參考電壓輸出端Vrefout。

結(jié)合圖4說明本實(shí)用新型中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器N3的1腳電源端VDD接電源VCC，電容C7接在數(shù)模轉(zhuǎn)換器N3的1腳電源端VDD與地GND之間，數(shù)模轉(zhuǎn)換器N3的2腳參考電壓輸出端Vrefout接圖4中可變增益放大器N2的2腳增益控制負(fù)端Vref，數(shù)模轉(zhuǎn)換器N3的3腳反饋端VFB與4腳模擬電壓輸出端VOUT相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的4腳模擬電壓輸出端VOUT接圖4中可變增益放大器N2的1腳增益控制正端Vc。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的8腳接地端GND接地。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的5、6、7腳、SCLK、DIN是數(shù)字量輸入端口，接收系統(tǒng)串行口發(fā)送的增益控制數(shù)字量。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器將接收到的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓值，控制可變增益放大器N2的增益。在接收到增益控制數(shù)字量后，可變增益放大器N2的增益只受模擬轉(zhuǎn)換器N3輸出的參考電壓V_ref和模擬電壓V_c決定，而數(shù)模轉(zhuǎn)換器N3輸出的參考電壓V_ref和模擬電壓V_c具有高穩(wěn)定性、低溫漂、低噪聲特性，不會(huì)因?yàn)殡娫措妷旱牟▌?dòng)、漂移以及接地噪聲等影響而發(fā)生變化。

設(shè)壓控可變增益放大器的增益變化速度為1dB/0.025V，增益控制電壓差允許范圍為-0.5V變化到0.5V，增益由0dB變換到40dB，則其增益G控制為：

G =（V_c-V_ref+0.5）/0.025，單位為dB。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）緩沖電路使放大電路適應(yīng)于與高阻抗輸出的前級電路連接，可進(jìn)行互連阻抗匹配調(diào)整；2）衰減電阻可以提高可變增益放大器的輸入阻抗，同時(shí)與可變增益放大器的內(nèi)部輸入電阻構(gòu)成衰減網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)可變增益放大器的增益可變范圍調(diào)整；3）數(shù)模轉(zhuǎn)換器參考電壓輸出和模擬電壓輸出共同決定可控增益放大器的增益，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的高穩(wěn)定性決定增益控制具有高穩(wěn)定性。避免了因電源波動(dòng)、漂移和接地反彈噪聲等的影響，導(dǎo)致放大電路的輸出波動(dòng)、噪聲增大和增益控制一致性差等問題。