Spannungsgesteuerter Verstärker für AGC-Systeme
Der AD 603 von Analog Devices ist ein spannungsgesteuerter Verstarker, der spezielI für den Einsatz in HF- und 1F-AGC-Systemen entwickelt wurde. Fur diese Aufgabe offeriert die integrierte Schaltung einzigartige technische Merkmale, die den Aufbau sehr praziser Losungen ermoglichen.
Der AD 603 ist ein sehr rauscharmer IC mit einstellbarer Verstarkung zwischen -11 und 31 dB bei einer Bandbreite von 90 MHz oder 9 bis 51 dB bei nur 9 MHz Bandbreite. Bild 1 zeigt das Blockschaltbild, Bild 2 die Anschlussbelegung. Jeder beliebige, dazwischen liegende Verstarkungsbereich lasst sich mit einem einzigen extemen Widerstand einstellen, wie Bild 3 demonstriert. Der Leistungsbedarf des AD 603 betragt 125 mW bei 5 V Versorgungsspannung.
Bild 1: Blockdiagramm des AD 603.
Bild 2: Anschlussbelegung des DIPS.
Bild 3: Drei Beispiele fir die Programmierung des Verstarkungsbereichs durch extern Beschaltung. In Variante a wird der Programmieranschluss FDBK fir die Verstürkung direkt mit dem Ausgang verbunden, in Variante b über einen Widerstand mit externem Entkopplungskondensator. In der dritten Variante wird der Anschluss über einen Kondensator an Masse gelegt. Bleibt FDBK offen, ergibt sich ein Regelbereich von 9 bis 51 dB.
Steckbrief
Die Verstarkungseinstellung erfolgt dB- linear, ist prazise kalibriert und stabil über den gesamten Temperatur- und Versorgungsspannungsbereich. Die Regelspannung wird riber einen Differenzeingang mit hoher Impedanz (50 MOhm) und sehr niedrigem Eingangsstrom eingespeist. Zur Anderung der Verstärkung werden genau 25 mV/dB benotigt, was eine maximale Regelspannung von nur 1 V far einen Regelbereich von 40 dB erforderlich macht. Unabhangig vom gewählten Regelbereich ist eine zusatzliche Bereichsüber- sowie unterschreitung von jeweils 1 dB vorgesehen. Die Reaktionszeit der Regelung betragt weniger als 1 is für einen 40-dB-Signalsprung!
Der differentiell ausgelegte Eingang fir die Regelspannung ermoglicht die Einspeisung einer Differenzspannung zur Regelung, aber auch die Verwendung von massebezogenen negatives oder positiven Regelspannungen. Mehrere Verstärker konnen hintereinandergeschaltet werden, außerdem lassen sich ihre Regelbereiche durch einen Offset gegeneinander verschieben, urn das S/N-Verhaltnis des Systems zu optimieren (Bild 4).
Bild 4: Signal/Rausch-Verhältnis bei zwei hintereinandergeschalteten Stufen; durch Versatz der Regelbereiche wird das hohe S/N praktisch über den gesamten Regelbereich aufrechterhalten.
Der AD603 kann eine Lastimpedanz von minimal 100 Ohm mit niedrigen Verzerrungen ansteuem. Bei einer 500-Ohm-Last mit 5 pF Parallelkapazitat liegen die gesamten harmonischen Verzerrungen für eine sinusförmige Ausgangsspannung von 1 V und einer Frequenz von 10 MHz typisch 60 dB unter dem Nutzsignal. Die maximal mögliche Ausgangsspannung betragt wenigstens 2,5 V an 500 Ohm bzw. 1 V an 100 Ohm.
Ein X-Amp
Der AD 603 arbeitet mit einer von Analog Devices entwickelten Schaltungstopologie, die X-Amp genannt wird. Der X-Amp besteht aus einem variablen Dampfungsglied mit 0 bis -42 dB, gefolgt von einem Verstarker mit konstanter Verstarkung. Wegen des vorgeschalteten Dampfungsgliedes muss der Verstarker niemals zu hohe Eingangssignale verarbeiten und kann durch eine Gegenkopplung auf eine feste Verstarkung und optimales dynamisches Verhalten eingestellt werden. Das StufenDampfungsglied hat einen Eingangswiderstand von 100 Ohm, ist auf 3 % lasergetrimmt und als siebenstufiges R-2R-Ladder-Netzwok ausgeführt. Es weist eine Dampfungsdifferenz von 6,021 dB zwischen zwei Anzapfungspunkten auf, wobei eine spezielle Interpolationstechnik eine kontinuierliche, dB-lineare Verstarlcungseinstellung ermoglicht.
Zusammengefasst
Der AD 603A ist für den Betriebstemperaturbereich von -40 bis 85 °C ausgelegt und sowohl im achtpoligen SOIC- bzw. Keramik-Dual-Inline-Gehause erhaltlich. Hier einige technische Daten im Uberblick:
- Verstarkungsregelung: dB-lineare Kennlinie
- Programmierbare Verstarkungsbereiche: -11 bis -31 dB (90 MHz Bandbreite), 9 bis 51 dB (9 MHz Bandbreite), aullerdem jeder dazwischenliegende Bereich, z. B. 1 bis 41 dB mit 30 MHz Bandbreite
- Bandbreite unabhangig von der variablen Verstarkung
- Verstarkungsgenauig,keit: typisch 0,5 dB
- Regelgeschwindigkeit: 40 dB/µs
- Regelsparmungsbedarf: 1 V/40 dB
- Eingangsimpedanz: 100 Ohm (Pin 3, 4)
- Eingangskapazitat: 2 pF
- Rauschmaß: 8,8 dB
- 1-dB-Kompressionspunkt: -11 dBm
- Eingangsspannung: 1,4V maximal
- Ausgangsbandbreite: 90 MHz bei -3 dB
- IP 3. Ordnung: 15 dBm
- Betriebsspannung: +/-4,75 bis +/-6,3 V
- Ruhestrom: 12,5 mA
Anwendungsmoglichkeiten
ergeben sich als HF/ZF-AGC-Verstarker, Video-Verstarkungsregelung und in der Messtechnik.
Die Schaltung in Bild 5 zeigt als Beispiel einen geregelten zweistufigen Verstarker mit dem AD 603 und zwei zusatzlichen Transistoren. Der Verstarker benotigt nur wenige Bauelemente, hat eine dB-lineare Regelung, versetzte Regelbereiche für optimales SIN-Verhaltnis sowie einen ternperaturkompensierten Detektor. Die Verstarkung wird durch die beiden Widerstan de R13 und R14 programmiert. Die Verstärkung jedes ICs betragt 42 dB. Q1 und R8 bilden einen Halbwellen-Detektor, der die Ausgangsspannung gleichrichtet und die Regelspannung liefert. Die AGC-Zeitkonstante wird durch den Kondensator Cav festgelegt.
Bild 5: Stromlaufplan eines zweistufigen, rausarmen AGC-Verstärkers.
Die Bandbreite dieser Schaltung ist großer als 40 MHz. Bei 10,7 MHz liegt die AGC-Schwelle bei 100 µV (-67 dBm), die maximale Verstarkung betragt 83 dB. Die Schaltung halt ihre Ausgangsspannung bei Eingangssignalen zwischen -67 und 15 dBm konstant auf 1,4 Veff.