大功率信號發(fā)生器輸出級設計

發(fā)布時(shí)間:2020-11-25 16:54    發(fā)布者:eechina
原文標題:Design of a Powerful Signal Generator Output Stage

作者:Thomas Brand,ADI現場(chǎng)應用工程師

信號發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生確定性電信號,其特性隨時(shí)間推移而變化。如果這些信號表現為簡(jiǎn)單的周期性波形,如正弦波、方波或三角波,那么這種信號發(fā)生器就稱(chēng)為函數發(fā)生器。它們通常用于檢查電路PCBA的功能。將確定性信號加到被測電路的輸入端,將輸出端連接至相應的測量設備(例如示波器),用戶(hù)就可以對其進(jìn)行評估。過(guò)去,挑戰通常包括如何設計信號發(fā)生器的輸出級。本文將介紹如何利用電壓增益放大器(VGA)和電流反饋放大器(CFA)設計小型經(jīng)濟的輸出級。

典型的信號發(fā)生器可提供25mV至5V輸出電壓。為了驅動(dòng)50Ω或更高的負載,一般會(huì )在輸出端使用大功率分立器件、多個(gè)并行器件,或者成本高昂的ASIC。其內部通常具有繼電器,可以使設備在不同的放大或衰減等級之間進(jìn)行切換,從而調節輸出電平。根據需要,在對繼電器開(kāi)關(guān)而實(shí)現各種增益時(shí),在一定程度上會(huì )導致工作不連續。簡(jiǎn)化方框圖如圖1所示。


圖1:典型信號發(fā)生器輸出級的簡(jiǎn)化方框圖。

使用新款放大器IC作為輸出級功放,可以在沒(méi)有任何內部繼電器的情況下直接驅動(dòng)負載,因此可簡(jiǎn)化信號發(fā)生器的輸出級設計,并降低復雜度和成本。這種輸出的兩個(gè)主要器件構成一個(gè)大功率輸出級,可提供高速、高電壓和大電流,以及具有連續線(xiàn)性微調功能的可變放大器。


圖2.帶VGA的信號發(fā)生器輸出級的簡(jiǎn)化框圖

首先,初始輸入信號必須通過(guò)VGA放大或衰減。VGA的輸出信號可以設置為所需的幅度,而與輸入信號無(wú)關(guān)。例如,對于增益為10、輸出幅度VOUT為2V的情況,VGA的輸出幅度必須調整至0.2V。遺憾的是,許多VGA都會(huì )因為增益范圍有限而產(chǎn)生瓶頸——增益范圍大于45dB的情況很少。

ADI公司在低功耗VGA AD8338上實(shí)現了0dB至80dB可編程增益范圍。因此,在理想條件下,可以將信號發(fā)生器的輸出幅度連續設置在0.5mV和5V之間,而無(wú)需使用額外的繼電器或開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)去除這些機械元件,可以避免不連續的輸出。因為數模轉換器(DAC)和直接數字頻率合成器(DDS)通常具有差分輸出,所以AD8338提供全差分接口。此外,通過(guò)靈活的輸入級,輸入電流有任何的不對稱(chēng),都可以通過(guò)內部反饋回路得到補償。同時(shí),內部節點(diǎn)保持在1.5V。在正常情況下,最大1.5V輸入信號在500Ω輸入電阻時(shí)會(huì )產(chǎn)生3mA電流。在更高輸入幅度(例如15V)的情況下,可能需要在輸入引腳串聯(lián)一個(gè)更大的電阻——其阻值要確保所產(chǎn)生的電流同樣為3mA大小。

許多商用信號發(fā)生器在50Ω(正弦波)負載下提供最大250mW(24dBm)的有效輸出功率。但是,這對于具有較大輸出功率的應用通常不夠用,例如測試HF放大器或生成超聲波脈沖之所需。因此,還需要使用電流反饋放大器。ADA4870在±20V電源電壓下,可以在輸出端以17V的幅度提供1A的驅動(dòng)電流。它可以在滿(mǎn)載情況下生成高達23MHz的正弦波,因此成為了通用任意波形發(fā)生器的理想前端驅動(dòng)器。為了優(yōu)化輸出信號擺幅,ADA4870的增益配置成10,因此所需的輸入幅度為1.6V。但是,由于A(yíng)DA4870具有地參考輸入,而上游的AD8338具有差分輸出,因此在兩個(gè)器件之間應連接差分接收器放大器,而實(shí)現差分到地參考的轉換。AD8130提供270MHz的增益帶寬積(GBWP),壓擺率為1090V/μs,非常適合這種應用。AD8338的輸出限制在±1V,因此AD8130的中間增益應設計為1.6V/V。整體電路配置如圖3所示,其可在22.4V(39dBm)幅度和50Ω負載下實(shí)現20MHz帶寬。


圖3:采用分立設計的信號發(fā)生器輸出級的簡(jiǎn)化電路。

通過(guò)大功率的VGA(AD8338)、大功率的CFA(ADA4870)和差分接收器放大器(AD8130)的組合,就可以相對輕松地設計出小尺寸大功率的信號發(fā)生器輸出級。它具有更高的系統可靠性、更長(cháng)的服務(wù)壽命和更低的成本,因此比傳統輸出級更優(yōu)。

參考文獻
Hunter, David. “Two New Devices Help Reinvent the Signal Generator.” Analog Dialogue, October 2014.

本文地址:http://selenalain.com/thread-748762-1-1.html     【打印本頁(yè)】

本站部分文章為轉載或網(wǎng)友發(fā)布,目的在于傳遞和分享信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀(guān)點(diǎn)和對其真實(shí)性負責;文章版權歸原作者及原出處所有,如涉及作品內容、版權和其它問(wèn)題,我們將根據著(zhù)作權人的要求,第一時(shí)間更正或刪除。
您需要登錄后才可以發(fā)表評論 登錄 | 立即注冊

相關(guān)視頻

關(guān)于我們  -  服務(wù)條款  -  使用指南  -  站點(diǎn)地圖  -  友情鏈接  -  聯(lián)系我們
電子工程網(wǎng) © 版權所有   京ICP備16069177號 | 京公網(wǎng)安備11010502021702
快速回復 返回頂部 返回列表
午夜高清国产拍精品福利|亚洲色精品88色婷婷七月丁香|91久久精品无码一区|99久久国语露脸精品|动漫卡通亚洲综合专区48页