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放大器AD603模块

目 录

1. 模块功能 2
2. 工作原理 2
3. 内部结构 3
3.1 AD630运放芯片 3
3.2 TLV5618 DAC芯片 4
4. 放大器AD603电路原理图 5
4.1放大器AD603模块原理图 6
4.2放大器AD603模块印制版图（顶层） 6
4.3放大器AD603模块印制版图（底层） 7
4.4放大器AD603模块印制版图（丝印层顶层） 8
4.5放大器AD603模块印制版图（丝印层底层） 9
5. 参考文献 11
6. 使用方法 11
7. 测试数据和截图 12
8. 其他 12

7

1. 模块功能
AD603是一种具有程控增益调整功能的芯片,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。它提供精确的、可由管脚选择的增益，它的增益是线性变化的,且在温度和电源电压变化时有很高的稳定性,增益变化的范围40dB，增益控制转换比例25mV/dB，响应速度为40dB，变化范围所需时间小于1μs。AD603内部包含一个七级R-2R梯形网络组成的0dB到-42.14dB的可变衰减器和一个固定增益的放大器，此固定增益放大器的增益可通过外接不同反馈网络的方式改变,以选择AD603不同的增益变化范围。增益在-11～+30dB时的带宽为90Mhz，增益在+9～+41dB时具有9MHz带宽。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. 工作原理
AD603内部结构图如图2.1.1所示。AD603由一个可通过外部反馈电路设置 固定增益GF（31.07~51.07）的放大器、0~-42.14dB的宽带压控精密无源衰减器和40dB/V的线性增益控制电路构成。

图2.1.1 AD603内部结构图
AD603利用了X-AMP由一个0~-42.14dB的可变衰减器及一个固定增益放大器构成。其中，可变衰减器由一个七级R-2R梯形网络构成，每级的衰减量为6.02dB，可对输入信号提供0~-42.14dB的衰减。X-AMP结构的一个重要优点是优越的噪声特性，在1MHz宽带，最大不失真输出为1Vrms时，输出x信噪比为86.6dB。
AD603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。在图2.1.1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。
由于AD603的输入电阻只有100Ω,要满足输入电阻大于2.4kΩ的要求,必须加入输入缓冲部分用以提高输入阻抗;另外前级电路对整个电路的噪声影响非常大,必须尽量减少噪声。故采用高速低噪声电压反馈型运放OPA642作前级跟随,同时在输入端加上二极管过压保护。
输入部分先用电阻分压衰减,再由低噪声高速运放OPA642放大,整体上还是一个跟随器,二极管可以保护输入到OPA642的电压峰峰值不超过其极限(2V)。其输入阻抗大于2.4kΩ。OPA642的增益带宽积为400MHz,这里放大3.4倍,100MHz以上的信号被衰减。
MC1402是低压基准芯片，为AD603和TLV5618 DAC提供2.5V基准电压，其输入电压范围4.5 V～40 V，输出电压2.5 V +/-25 mV ，输出电流10 mA。
 TLV5618是美国Texas Instruments 公司生产的带有缓冲基准输入的可编程双路12 位数/模转换器。DAC 输出电压范围为基准电压的两倍，且其输出是单调变化的。该器件使用简单，用5V 单电源工作，并包含上电复位功能以确保可重复启动。通过CMOS兼容的3线串行总线可对TLC5618 实现数字控制。器件接收用于编程的16 位字产生模拟输出。数字输入端的特点是带有斯密特触发器，因而具有高的噪声抑制能力。
通过控制TLV5618 DAC来调整输入AD603的差分输入电压（VG），从而改变放大器AD603模块的增益。
3. 内部结构
3.1 AD603运放芯片
AD603内部方框图，如图3.1.1所示；其引脚端封装形式，如图3.1.2所示；其引脚功能，如表3.1.1所示。

图3.1.1 AD603内部方框图

图3.1.2 AD603引脚端封装形式
表3.1.1 AD603的引脚功能表
引 脚
引脚名称
功 能
1
GPOS
增益控制输入“高”电压端（正电压控制）
2
GNEG
增益控制输入“低”电压端（负电压控制）
3
VINP
运放输入
4
COMM
运放公共端
5
FDBK
反馈端
6
VNEG
负电源输入
7
VOUT
运放输出
8
VPOS
正电源输入
4. 放大器AD603电路原理图
4.1放大器AD603模块原理图

图4.1.1放大器AD603模块原理图
4.2放大器AD603模块印制版图（顶层）

图4.2.1放大器AD603模块印制版图（顶层）
4.3放大器AD603模块印制版图（底层）

图4.3.1放大器AD603模块印制版图（底层）
4.4放大器AD603模块印制版图（丝印层顶层）

图4.4.1放大器AD603模块印制版图（丝印层顶层）
4.5放大器AD603模块印制版图（丝印层底层）

图4.5.1放大器AD603模块印制版图（丝印层底层）

5. 参考文献
[1] Analog Devices, Inc. Low Noise, 90 MHz Variable-Gain Amplifier AD603[EB/OL].
[2] Texas Instruments Incorporated.TLV5618A2.7-V TO 5.5-V LOW-POWER DUAL 12-BIT DIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER WITH POWER DOWN [2002].
[3] 李清江,肖志斌.程控滤波器（D题）设计报告[J].电子制作，2008年第2期,P46-P50
[4] 王正齐,陈华奇.宽带放大器 [J].电子世界,2004 年1 期,P35-P38
6. 使用方法
放大器AD603模块接口如图6.1.1所示。

图6.1.1 放大器AD603模块接口图
在放大器AD603模块上，J1PC和P1PC-1（IN0）是信号输入端口，J1PC和P3PC-2（OUT）是信号输出端口；P2PC是控制接口，微控制器通过P2PC接口控制TLV5618 DAC来调整输入AD603的差分输入电压（VG），P2PC-1（PA2）是数字数据串行输入，P2PC-2（PA3）是数字时钟串行输入，P2PC-3（PA4）是片选信号；P4PC-1（+5V）是+5V电源输入，P4PC-2（GND）是电源地，P4PC-3（-5V）是-5V电源输入。
将在IAR Embedded Workbench环境写好的程序下载入微控制器LM3S8962，正确连接LM3S8962和放大器AD603模块的连线，然后接好电源和地，不可接反，接反将极有可能有烧坏芯片，即可使模块正常工作。
7. 测试数据和截图

8. 其他