VCA810 AGC/VCA原理图PCB设计经验分享

2019-07-31 11:15:00 0 条评论 6.29k 次阅读 12 人点赞

 

【前言】

hello,大家好,掐指一算,钛叔好像好久没露面了…… 哎,莫办法,钛叔周围妹纸太多,来回约来约去 时间不知不觉就流失了……劳资一泡骚黄尿滋醒你!妹纸是不可能有的,这辈子…呸呸呸!过了这么久发现,还是仪器和电路板和钛叔最亲了。
今天钛叔给大家讲一讲VCA810这款芯片,这是一款高增益可调范围宽带的压控放大器,英文就是VARIABLE GAIN AMPLIFIER,也就是我们常说的VGA,通过外部设计也可以作为AGC,这款芯片钛叔几年前就玩过,最近又重新搞了一搞。
首先我们来看一看它的一些基本参数:

1.高增益调节范围:±40db

2.差分输入,单端输出

3.低输入噪声电压:2.4 nV/√Hz

4.恒定带宽vs增益:35mhz

5.高dB/V增益线性:±0.3 dB

6.增益控制带宽:25mhz

7.低输出直流误差:<±40mv

8.高输出电流:60mA

9.低供电电流:24.8 mA

通过以上基本参数,我们可以了解VCA810在带宽和噪声性能上都是不错的,输出电流可达到60mA,这个参数也是比较厉害的了。以下是它内部的框图,我们可以发现VCA810内部由三部分组成,一部分作为差分输入,一部分作为作为增益控制,另外一部分作为输出,之所以能够支持60mA电流,主要就是靠最后这一级。

 

【硬件电路设计】

接下来钛叔具体讲讲关于VCA810电路设计,分为VCA和AGC两大部分,以下是钛叔设计的demo板,电路图上标注了相关的说明事项,PCB布局布线都经过一定的考虑而设计(主要是AGC需要多加注意,不然容易引起自激),所有器件都采用了3D模型。

【VCA】 VCA的设计比较简单,手册上该部分讲的也清楚具体,主要是需将控制电压的极性由正转为负,调试也不难。以下是一些细节事项。

 

1、关于输入,输入部分主要注意阻抗匹配和耦合电容,这两部分均可根据实际情况作调整。钛叔这里设计的匹配50Ω,耦合电容取0.1uF,可满足绝大多数情况。

 

2、关于输出,输出端可根据设计情况匹配电阻,钛叔这里默认NC掉,另外,反相端设计一个25Ω对地电阻,该电阻的作用是抵消偏执电流,该部分在手册上讲的非常清楚,大家可以具体读一读。

 

3、关于增益控制,由数据手册可知VCA810的控制电压为 0~ -2V的负电压,而我们模拟输入或者DAC输入的电压均为正电压,由此该部分需要设计一路正转负的电路,此处对运放参数要求不高,钛叔这里采用的是LM358双运放,一路作为同相跟随器,另一路作为反相器

 

4、控制电压输入,钛叔这里采用的是手动控制模拟电压和DAC数字电压输入,通过排针可选择,建议大家都可以采用这样的设计方式

 

5、关于PCB设计,该模块的PCB布局布线很简单,按照电路信号的走向合理布局布线,一般问题不大,在器件GND附近放置足够的过孔,保持整体地的完整。

 

【AGC】 关于VCA810的AGC的设计,在手册上也有介绍,该部分的电路图设计不难,主要是多加注意布局布线,优秀合理的布局布线是保证AGC稳定输出的重要因素,一但该环节设计不当,极有可能造成自激。

 

1、该电路输入输出设计类似于VCA模块,钛叔这里不细讲。分别作了两路输出,一路AGC直接输出,另外再加了一级放大电路作为输出。另外,建议大家在设计AGC的时候在关键位置加上测试点,以方便调试环节。

 

2、AGC的环路部分采用OPA820作为电压比较器,将VCA810输出与模拟输入/DAC输入的电压做比较,输出线性电压,之后经过检波环路,这里注意C8电容越大,动态范围越宽,一般默认 10uF。但是C8若太大,由于电容充电原因,响应时间就会越长。

 

3、关于后级运放,钛叔在AGC输出之后加了一级运放放大,通过下面的电阻可选择同相或反相,运放的型号大家可自行选择,例如OP07等均可以。

 

4、关于电源,VCA和AGC的电源部分设计都一样,电源需要±5V供电,采用SS56(大家也可采用SS34)作为防反接二极管,分别加上LED作为指示灯,另外需要注意,如果大家采用的是有极性的滤波电容,一定要注意负电源电容的方向,不要焊接反导致爆浆~

 

5、关于PCB布局布线,上面钛叔就说过AGC的布局布线非常重要,对于环路设计,一方面要注意减小环路的面积,信号线尽量走短,第二方面注意该部分的地一定要尽可能完整,对地过孔要充足。

 

以下是设计源文件,仅供参考:

链接:https://pan.baidu.com/s/1Scj4U3NKvyw2Kg906glhEw

提取码:27hk

 

极寒钛

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