CN205986792U - 一种具有高稳定增益控制的可变增益放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，包括缓冲电路、衰减电阻、可变增益放大器和数模转换器。本实用新型具有以下优点：1）缓冲电路使放大电路适应于与高阻抗输出的前级电路连接，可进行互连阻抗匹配调整；2）衰减电阻可以提高可变增益放大器的输入阻抗，同时与可变增益放大器的内部输入电阻构成衰减网络，实现可变增益放大器的增益可变范围调整；3）数模转换器参考电压输出和模拟电压输出共同决定可控增益放大器的增益，数模转换器输出的高稳定性决定增益控制具有高稳定性。避免了因电源波动、漂移和接地反弹噪声等的影响，导致放大电路的输出波动、噪声增大和增益控制一致性差等问题。

Description

一种具有高稳定增益控制的可变增益放大电路

技术领域

本实用新型涉及一种可变增益放大器高稳定性放大电路。

背景技术

集成电压控制型可变增益放大器已广泛应用于各种大动态信号处理中。由于是采用电压控制，所以其增益控制非常灵活，便于使用，但是增益控制方法不合适时，会造成电路的输出波动、噪声增大和增益控制一致性差等问题。

目前压差控制型可变增益放大器的增益控制方法是：采用电阻分压网络将工作电源电压简单分压，为增益控制负端提供增益控制参考电压，或者是将增益控制负端直接连接到接地端，增益控制正端与系统的增益控制电压连接。上述控制方式的缺点是： 1）利用分压电阻网络产生参考电压的情况下，在系统工作时，电源上的瞬态电流始终处于波动状态，此电流波动必然会在电源线上产生波动，电阻网络上分压后也会产生一定的波动，导致增益控制的参考端电压不稳定。最终在可变放大器的增益控制端产生波动的控制电压。以上产生的控制电压波动引起放大器的增益波动，导致可变增益放大器输出幅度波动和较强的噪声输出，在某些要求较高的应用中会影响系统工作，严重的会导致系统增益控制紊乱；另外，系统工作电源电压存在一定的误差，电源电压编移了给定值，也会使分压形成的控制参考电压偏移设计值，所控制的放大器的增益随之偏移设计值，最终会导致输出幅度产生额外的变化，或者使增益控制一致性差等问题。2）将增益控制负端直接连接到地时，由于系统工作时会产生各种噪声，尤其是存在数字信号的情况下，脉冲信号的发送会在地线上产生很强的反弹噪声，从而导致控制端电压差也会产生很强的噪声，引起增益控制电压不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对电源波动、漂移以及接地反弹噪声等影响，导致的可变增益放大器增益控制不稳定，放大电路输出幅度波动、噪声增大以及增益控制随电源电压漂移、一致性差的问题，研制出一种具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，消除因电源波动、漂移以及噪声等影响导致增益不稳定和增益控制一致性差等问题。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

本实用新型一种具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，包括输入电阻可调的缓冲电路、衰减电阻、可变增益放大器和数模转换器；

衰减电阻串联在缓冲电路的输出端和可变增益放大器的输入端之间；

缓冲电路接收输入信号，其输出端与衰减电阻相连。缓冲电路提高可变增益放大电路的输入电阻，同时方便输入、输出电阻匹配调整。

可变增益放大器的输入端与衰减电阻相连，其控制端与数模转换器相连。可变增益放大器的增益受数模转换器输出的参考电压和控制电压控制；

数模转换器的参考电压连接到可变增益放大器的增益控制负端，数模转换的模拟电压输出端连接到可变增益放大器的增益控制正端。数模转换器接收外部系统的数据控制信号，并转换成模拟电压，实现增益控制。

缓冲电路包括运算放大器、第一电容、第二电容和可调电阻；

待放大信号输入到运算放大器的同相输入端，可调电阻接在运算放大器同相输入端和地之间，第一电容接在运算放大器的正电源与地之间，第二电容接在运算放大器的负电源与地之间；运算放大器的反相输入端与输出端短接。

衰减电阻的一端接运算放大器的输出端，另一端接可变增益放大器的同相输入端。

可变增益放大器的同相输入端连接衰减电阻，可变增益放大器的反相输入端接地；可变增益放大器的增益控制正端与地之间连接第三电容；可变增益放大器的增益控制负端与地之间连接第四电容；可变增益放大器的正电源与地之间连接第五电容；可变增益放大器的负电源与地之间连接第六电容；可变增益放大器的输出端输出放大后的信号。

可变增益放大器的增益控制正端连接到数模转换器模拟电压输出端，可变增益放大器的增益控制负端连接到数模转换器的参考电压输出端。

数模转换器的电源端接电源；数模转换器的电源端与地之间连接第七电容；数模转换器的参考电压输出端连接可变增益放大器的增益控制负端，数模转换器的模拟电压输出端连接可变增益放大器的增益控制正端；数模转换器的接地端接地。

数模转换器的数字量输入端口接收串行口发送的增益控制数字量。

本实用新型的优点是：

利用数模转换器输出的参考电压和数控模拟输出电压作为可变增益放大器增益控制电压。当增益被确定后，不会因为电源波动、漂移和系统噪声等导致可变增益放大器的增益产生波动或漂移，确保放大电路的增益是真正受控的，避免因增益控制不稳定带来额外输出的幅度波动和噪声，有利于系统及时正确判断输入信号的特征，便于后级控制。另外，增益控制执行器件由带参考电压输出的的串行数模转换器实现，无须额外增加器件，便于小型化集成。

附图说明

图1是本实用新型可变增益放大电路框图。

图2是本实用新型可变增益放大电路的输入缓冲电路图。

图3是本实用新型可变增益放大器的衰减电阻和可变增益放大器电路图。

图4是本实用新型可变增益放大电路的数模转换器电路图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本方案的实施方式。

由图1所示，本实用新型一种具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，包括缓冲电路1、衰减电阻2、可变增益放大器3和数模转换器4。缓冲电路1对待放大信号IN进行缓冲和阻抗转换，其输出端与衰减电阻2连接，衰减电阻2与可变增益放大器3构成主放大电路，对缓冲电路1的输出信号进行可变增益放大。模转换器4接收系统输入的数据信号并转换成模拟电压信号，同时数模转换器4还为可变增益放大器3提供高稳定的参考电压信号。可变增益放大器3接收到数模转换器4输出的参考电压信号和模拟电压控制信号后，进行高稳定增益调整控制。一旦增益控制信号建立后，可变增益放大器3的增益不会因电源电压波动或偏移发生增益波动或漂移，也不会因系统噪声影响使增益发生波动、跳变等异常现象。

结合图2说明本实用新型中的缓冲电路的结构。缓冲电路由运算放大器N1、电容C1、电容C2和可调电阻R1构成。待放大信号IN输入到运算放大器N1的3脚同相输入端，可调电阻R1接在运算放大器3脚同相输入端和地GND之间，电容C1接在运算放大器N1的7脚正电源VCC与地GND之间，电容C2接在运算放大器N1的4脚负电源VEE与地GND之间。运算放大器N1的2脚反相输入端与6脚输出端短接，形成典型的缓冲电路。

结合图3说明本实用新型中的衰减电阻2和可变增益放大器3的电路。衰减电阻2为电阻R2。缓冲电路1的输出端连接到衰减电阻2（即电阻R2），衰减电阻2（即电阻R2）的另一端接可变增益放大器N2的3脚同相输入端，可变增益放大器N2的4脚反相输入端接地GND，电容C3接在可变增益放大器N2的1脚增益控制正端Vc与地GND之间，电容C4接在可变增益放大器N2的2脚控制负端Vref与地GND之间，电容C5接在可变增益放大器N2的8脚正电源VCC与地GND之间，电容C6接在可变增益放大器N2的6脚负电源VEE与地GND之间，可变增益放大器N2的7脚输出端OUT输出放大后的信号。可变增益放大器N2的1脚增益控制正端Vc接到图4中数模转换器4脚模拟电压输出端VOUT，可变增益放大器N2的2脚增益控制负端Vref接到图4中数模转换器2脚参考电压输出端Vrefout。

结合图4说明本实用新型中的数模转换器。数模转换器N3的1脚电源端VDD接电源VCC，电容C7接在数模转换器N3的1脚电源端VDD与地GND之间，数模转换器N3的2脚参考电压输出端Vrefout接图4中可变增益放大器N2的2脚增益控制负端Vref，数模转换器N3的3脚反馈端VFB与4脚模拟电压输出端VOUT相连，数模转换器的4脚模拟电压输出端VOUT接图4中可变增益放大器N2的1脚增益控制正端Vc。数模转换器的8脚接地端GND接地。数模转换器的5、6、7脚、SCLK、DIN是数字量输入端口，接收系统串行口发送的增益控制数字量。

数模转换器将接收到的数字量转换成电压值，控制可变增益放大器N2的增益。在接收到增益控制数字量后，可变增益放大器N2的增益只受模拟转换器N3输出的参考电压V _ref和模拟电压V _c决定，而数模转换器N3输出的参考电压V _ref和模拟电压V _c具有高稳定性、低温漂、低噪声特性，不会因为电源电压的波动、漂移以及接地噪声等影响而发生变化。

设压控可变增益放大器的增益变化速度为1dB/0.025V，增益控制电压差允许范围为-0.5V变化到0.5V，增益由0dB变换到40dB，则其增益G控制为：

G =（V _c-V _ref+0.5）/0.025，单位为dB。

本实用新型具有以下优点：1）缓冲电路使放大电路适应于与高阻抗输出的前级电路连接，可进行互连阻抗匹配调整；2）衰减电阻可以提高可变增益放大器的输入阻抗，同时与可变增益放大器的内部输入电阻构成衰减网络，实现可变增益放大器的增益可变范围调整；3）数模转换器参考电压输出和模拟电压输出共同决定可控增益放大器的增益，数模转换器输出的高稳定性决定增益控制具有高稳定性。避免了因电源波动、漂移和接地反弹噪声等的影响，导致放大电路的输出波动、噪声增大和增益控制一致性差等问题。

Claims (7)

1.一种具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，包括输入电阻可调的缓冲电路、衰减电阻、可变增益放大器和数模转换器；

衰减电阻串联在缓冲电路的输出端和可变增益放大器的输入端之间；

缓冲电路接收输入信号，输出端与衰减电阻相连；

可变增益放大器的输入端与衰减电阻相连，控制端与数模转换器相连；可变增益放大器的增益受数模转换器输出的参考电压和控制电压控制；

数模转换器输出的参考电压连接到可变增益放大器的增益控制负端，数模转换的模拟电压输出端连接到可变增益放大器的增益控制正端；数模转换器接收外部系统的数据控制信号，并转换成模拟电压，实现增益控制。

2.根据权利要求1所述的具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，缓冲电路包括运算放大器、第一电容、第二电容和可调电阻；

待放大信号输入到运算放大器的同相输入端，可调电阻接在运算放大器同相输入端和地之间，第一电容接在运算放大器的正电源与地之间，第二电容接在运算放大器的负电源与地之间；运算放大器的反相输入端与输出端短接。

3.根据权利要求2所述的具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，衰减电阻的一端接运算放大器的输出端，另一端接可变增益放大器的同相输入端。

4.根据权利要求1所述的具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，可变增益放大器的同相输入端连接衰减电阻，可变增益放大器的反相输入端接地；可变增益放大器的增益控制正端与地之间连接第三电容；可变增益放大器的增益控制负端与地之间连接第四电容；可变增益放大器的正电源与地之间连接第五电容；可变增益放大器的负电源与地之间连接第六电容；可变增益放大器的输出端输出放大后的信号。

5.根据权利要求1所述的具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，可变增益放大器的增益控制正端连接到数模转换器模拟电压输出端，可变增益放大器的增益控制负端连接到数模转换器的参考电压输出端。

6.根据权利要求1所述的具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，数模转换器的电源端接电源；数模转换器的电源端与地之间连接第七电容；数模转换器的参考电压输出端连接可变增益放大器的增益控制负端，数模转换器的模拟电压输出端连接可变增益放大器的增益控制正端；数模转换器的接地端接地。

7.根据权利要求6所述的具有高稳定增益控制的可变增益放大电路，其特征是，数模转换器的数字量输入端口接收串行口发送的增益控制数字量。