模擬控制式和數字控制式VGA（一）可變增益放大

本指南將重點討論適合通信系統的VGA。VGA是否適合通信系統取決于這些參數是否滿足系統性能。文中將探討模擬控制式和數字控制式VGA。

　　自動增益控制(AGC)系統中的可變增益放大器(VGA)寬帶、低失真可變增益放大器在通信系統中應用非常廣泛。例如，無線電接收機中的自動增益控制(AGC)，如圖2所示。通常，由于傳播路徑存在差異，接收到的能量表現出很大的動態范圍，需要在接收機內進行動態范圍壓縮。

　　這種情況下，所需信息蘊含在調制包絡中(無論采用何種調制模式)，而不是載波的絕對幅度。例如，1MHz的載波被調制到1kHz上，調制深度為30%，不管接收到的載波電平是0 dBm還是–120 dBm，傳遞的信息都是相同的。存在較大輸入變化時，通常會在接收機內利用某種類型的自動增益控制(AGC)功能，將載波幅度調整到某個歸一化參考水平。AGC電路用作動態范圍壓縮器，能夠在多個載波周期的間隔內響應某個信號衡量指標(通常為幅度平均值)。

　　因此，它們需要時間來根據接收信號電平差異做出調整。利用峰值檢波方法可以縮短信號電平突然提高所需的響應時間，但穩定性會受到一定損害，因為瞬態噪聲尖峰現在可以激活AGC檢測電路。非線性濾波和“延遲AGC”概念對于優化AGC系統很有用。實踐中有很多折衷考慮。

　　圖1：通信系統中的動態范圍參數

　　圖2：典型的自動增益控制(AGC)系統

　　值得注意的是，一個AGC環路實際上有兩路輸出。當然，較為明顯的輸出是幅度穩定信號。不太明顯的輸出則是VCA的控制電壓。實際上，此電壓衡量輸入信號的幅度平均值。如果系統經過精確調整，則控制電壓可用于衡量輸入信號，有時也稱為“接收信號強度指示(RSSI)”。給定適用的精密VCA增益控制法則，利用后面這點便可以實施針對輸入信號電平進行校準的接收系統。

　　壓控可變增益放大器

　　ADL5391等模擬乘法器可以用作可變增益放大器，如下面圖3所示。控制電壓施加于其中一路輸入，信號則施加于另一路輸入。采用這種配置時，增益與控制電壓成正比。

　　圖3：將乘法器用作壓控可變增益放大器

　　對于大多數采用模擬乘法器構建的VCA，其增益與以V為單位的控制電壓成線性關系，而且往往存在噪聲。但是，所需的VCA能夠將寬增益范圍與恒定帶寬和相位、低噪聲與大信號處理能力以及低失真與低功耗相結合，同時提供精確、穩定的線性dB增益。X-AMP?系列可以利用一個獨特而精致的解決方案(針對指數放大器)實現這些非常嚴苛且相互沖突的目標。概念非常簡單：固定增益放大器后接通過特殊方式利用電壓來控制其衰減的無源寬帶衰減器(見圖4)。