AD603在信号采集系统中的应用

    摘要：AD603是美国ADI公司利用专利技术生产的一种低噪声增益可程控集成运算放大器，可广泛用于射频自动增益放大、视频增益控制、A/D转换时的量程控制和信号测量系统中。本文介绍了AD603的工作原理及使用要点，给出了以AD603为核心构成的应用电路。

    关键词：AD603  程控增益放大器  低噪声

1 引言

    在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，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。它是美国ADI公司的专利产品，是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，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，增益在-11～+30dB时的带宽为90Mhz，增益在+9～+41dB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。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。

2 引脚排列是、功能及极限参数

    AD603的引脚排列如图1所示，表1所列为其引脚功能。AD603的极限参数如下：

表1 AD603管脚功能表

    ●电源电压Vs：±7.5V；

    ●输入信号幅度VINP：+2V；

    ●增益控制端电压GNEG和GPOS：±Vs；

    ●功耗：400mW；

    ●工作温度范围；

    AD603A：-40℃～85℃；

    AD603S：-55℃～+125℃；

    ●存储温度：-65℃～150℃

3 AD603的内部结构及原理

    AD603的简化原理框图如图2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”从左到右是可以连接移动的。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。

4 应用电路

    图3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。

    图4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。

5 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。