AD8338 是一款单电源供电的可变增益放大器(VGA),增益调节范围达 80 dB。作为输入型可变增益放大器(IVGA),它能接受幅度范围很宽的输入信号,并通过可变增益将其压缩到输出幅度范围很窄,或恒定输出幅度(例如自动增益控制应用)。
与 Analog Devices 公司的其他 VGA 一样,AD8338 在整个增益范围内保持恒定带宽。因此,在 18 MHz 带宽下,AD8338 在最高增益(80 dB)时实现了 180 GHz 的增益-带宽积。
此外,AD8338 的差分输出可直接驱动差分输入 ADC,无需单端转差分转换器。
AD8338 可变增益放大器总体结构

上图给出了 AD8338 的功能框图,展示了 VGA 的关键模块及其主要特性。信号路径由 500 Ω 输入电阻、VGA 内核和跨阻输出放大器组成。信号路径的增益通过“线性 dB”增益接口以及 GAIN 引脚相对于本地地引脚 COMM 的电压进行调节。自动增益控制(AGC)模块是一个电流输出型 RMS 检波器,可用来驱动 GAIN 引脚,使 AD8338 成为具有恒定 RMS 输出幅度的 AGC 放大器;该输出幅度由 VAGC 引脚相对于 VREF 引脚的电压设定。
失调电压清零模块可自动消除直流失调电压:在 OFSN 与 VREF 之间接电容即可启用;将 OFSN 接地则禁用。INPD、INMD、FBKP、FBKM 引脚可访问 VGA 内核及输出放大器的内部节点,便于用户自行调节增益范围、输出共模电压和器件带宽。
VGA 内核

上图为 AD8338 核心的 VGA 内核简化图,其关键工作原理如下:
两对差分晶体管(Q1、Q2 与 Q3、Q4)因共享相同的基极驱动,其集电极电流之比相等,该比值用调制因子 x 表示,x 取值范围 –1 到 +1。
输入电流信号被环路放大器强制注入输入差分对(Q1、Q2)的集电极,去调制固定尾电流 Ip,并设定调制因子 x。该 x 值被复制到输出差分对(Q3、Q4),调制其固定尾电流 In,从而产生差分输出电流。
该单元的电流增益精确等于 G = In/Ip,且在多十倍程的可变偏置电流下保持恒定。
通过改变 In,单元整体表现为一个二象限模拟乘法器,其输出与信号调制因子 x 及分子电流 In 呈线性关系;通过改变 Ip,则表现为二象限模拟除法器,对调制因子 x 呈双曲线增益函数。由于 AD8338 是输入 VGA,它通过控制 Ip 来调节放大器增益。然而,双曲线增益通常不如“dB 增益随控制电压线性变化”实用,因此 AD8338 内置了专门接口,对 Ip 实现递增或递减的指数控制。
AD8338可变增益放大器正常工作条件
推荐正常工作条件定义如下:
输入引脚 INPR、INMR 由电压源驱动(源阻抗视为 0 Ω)。
输出引脚 OUTP、OUTM 开路(负载阻抗视为无穷大)。
引脚 COMM 接地。
引脚 MODE 接逻辑高或悬空,以设定“增益随控制电压递增”模式(非反相增益斜率)。
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