覆盖整个信号链的RF-IF放大器与VGA

ADI公司

放大器是现今用于构建RF/IF信号链的功能最丰富的模块之一，是各种设计的常用模块，可以克服因无源混频器、滤波器、巴伦和其他无源器件造成的信号损耗问题。鉴于上述损耗发生于整个信号链，因此，ADI公司开发了五大系列放大器，分别为LNA(低噪声放大器)、IFA(中频放大器)、驱动器放大器、增益模块和 VGA（可变增益放大器）。

虽然每一个系列放大器是针对某些应用而优化，但是，所有放大器都存在一些共同特性，这些特性在设计阶段有必要加以考虑。每种放大器都会提供一定水平的增益，但是，增益变化和频率的关系是一项必须考虑的特性。放大器增益在频率较高时通常会减少，随后可能需要在信号链的其他位置进行补偿。数据手册中的信息量也有助于加快设计过程。手册提供的数据，例如增益变化与温度的关系、电源电压、工作频率等，可以减少设计人员所耗费的验证时间，加快产品上市。放大器的ESD额定值是另一项需要考虑的特性。ESD额定值与器件在不造成损坏的情况下能够承受的静电放电量有关。ADI公司的宽带IFA和增益模块经过优化设计，可将相对于频率的增益滚降降至最低，而且，所有放大器均具有额定工作温度范围、电源电压和工作频率，从而简化了产品选择和设计导入过程。

第一个需要详细介绍的放大器是LNA。LNA通常在接收路径中作为第一个有源器件使用，是决定整体系统性能的关键器件，该器件必须能够成功放大极低电平的信号，同时不明显增加噪声。选择LNA时需要重点考虑的指标是噪声系数，该系数与放大器增加至输入信号的噪声量有关。P1dB和OIP3也是十分重要的指标，与放大器能够输出的线性信号功率及其功率处理能力有关。ADI公司的ADL5521和ADL5523 LNA能够实现不到1 dB的噪声系数、21 dBm P1dB、37 dBm OIP3和20 dBm的输入功率处理能力。

中频放大器用于IF频率范围内的高性能工作，通常在500 MHz以下的无线电架构中使用。无线电的IF部分需要高动态范围放大，这样信号才不会在被模数转换器(ADC)进行数字化之前出现失真。放大器的高动态范围可通过低噪声系数和高OIP3实现。ADI公司的ADL5535和ADL5536 IFA可提供业界最佳的低噪声与高 OIP3组合。工作在380 MHz、5 V电压、105 mA电源电流时，ADL5536的噪声系数为 2.7 dB，OIP3为49 dBm。

驱动器运算放大器通常用于无线电架构的发射路径，可在信号发送至最终高功率放大器级之前增加信号强度。为了有效完成这一目标，驱动器必须针对指定输出功率提供高线性度，以实现低失真和高输出驱动能力。 ADI公司的 ADL5320、0.4～2.7 GHz以及 ADL5321、2.3～4 GHz、SOT-89 0.25 W 驱动器可实现宽带工作，只需为指定工作频段提供极少的外部匹配器件。ADL5320驱动器可在2.14 GHz时提供42 dBm的输出线性度和25.7 dBm的输出压缩点，5 V电压时消耗电源电流仅为104 mA。

增益模块是功能最丰富的放大器系列，能够在中频至射频的宽频率范围内提供固定增益。选择增益模块时需要考虑的指标取决于具体应用，但是，宽带应用中增益平坦度与频率的关系非常重要。动态范围也很重要，可以防止放大的信号出现失真。在现有的内部匹配增益模块中，ADI公司的ADL5601和ADL5602提供的动态范围最高。这些内部匹配的增益模块也经过了优化，可将相对于频率的增益滚降降至最低。

在许多应用中，通过集成方式来减少电路板面积是非常理想的方法。VGA通过集成各种放大器拓扑结构和数字步进衰减器(DSA)实现这一要求。ADL5240和ADL5243 RF/IF数控式VGA的工作频率范围为100 MHz～4 000 MHz，具有无与伦比的增益控制性能和精度。放大器或DSA都可以作为信号链路上的第一个器件，并允许在设计中多处使用VGA，使系统具有最大的灵活性。

在每个RF放大器系列之内，ADI公司通过优化性能以同时涵盖宽带和窄带应用，并尽量减少所需的外部无源器件数量，从而显著节省电路板面积并降低设计复杂度。此外，整个放大器系列以低功耗提供高性能，完全符合系统尺寸越来越小、功耗越来越低的发展趋势。