基于AD603的信号采集电路
ad603简介
ad603是美国adi公司的专利产品，是一个低噪、电压控制型放大器，用于射频（rf）和中频（if）自动增益控制（agc）系统。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，提供精确的引脚可选增益。增益在-11～+31db时的带宽为90mhz，增益在+9～+51db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。用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。折合到输入的噪声谱密度仅为1.3 nv/√hz，采用推荐的±5 v电源时功耗为125mw。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。
在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，如果采用单一的增益放大，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。
ad603的内部结构及原理
ad603原理框图
ad603的简化原理框图如上图所示，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”从左到右是可以连续移动的。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。
基于ad603的信号采集电路原理流程
ad603应用电路图
上图是由两级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。
下图是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。
ad603构成的程控增益放大器
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）信号地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。
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在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，如果采用单一的增益放大，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。
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ad603原理框图
ad603的简化原理框图如上图所示，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”从左到右是可以连续移动的。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。
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上图是由两级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。
下图是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。
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