覆蓋整個信號鏈的RF-IF放大器與VGA

ADI公司

放大器是現今用于構建RF/IF信號鏈的功能最豐富的模塊之一，是各種設計的常用模塊，可以克服因無源混頻器、濾波器、巴倫和其他無源器件造成的信號損耗問題。鑒于上述損耗發生于整個信號鏈，因此，ADI公司開發了五大系列放大器，分別為LNA(低噪聲放大器)、IFA(中頻放大器)、驅動器放大器、增益模塊和 VGA（可變增益放大器）。

雖然每一個系列放大器是針對某些應用而優化，但是，所有放大器都存在一些共同特性，這些特性在設計階段有必要加以考慮。每種放大器都會提供一定水平的增益，但是，增益變化和頻率的關系是一項必須考慮的特性。放大器增益在頻率較高時通常會減少，隨后可能需要在信號鏈的其他位置進行補償。數據手冊中的信息量也有助于加快設計過程。手冊提供的數據，例如增益變化與溫度的關系、電源電壓、工作頻率等，可以減少設計人員所耗費的驗證時間，加快產品上市。放大器的ESD額定值是另一項需要考慮的特性。ESD額定值與器件在不造成損壞的情況下能夠承受的靜電放電量有關。ADI公司的寬帶IFA和增益模塊經過優化設計，可將相對于頻率的增益滾降降至最低，而且，所有放大器均具有額定工作溫度范圍、電源電壓和工作頻率，從而簡化了產品選擇和設計導入過程。

第一個需要詳細介紹的放大器是LNA。LNA通常在接收路徑中作為第一個有源器件使用，是決定整體系統性能的關鍵器件，該器件必須能夠成功放大極低電平的信號，同時不明顯增加噪聲。選擇LNA時需要重點考慮的指標是噪聲系數，該系數與放大器增加至輸入信號的噪聲量有關。P1dB和OIP3也是十分重要的指標，與放大器能夠輸出的線性信號功率及其功率處理能力有關。ADI公司的ADL5521和ADL5523 LNA能夠實現不到1 dB的噪聲系數、21 dBm P1dB、37 dBm OIP3和20 dBm的輸入功率處理能力。

中頻放大器用于IF頻率范圍內的高性能工作，通常在500 MHz以下的無線電架構中使用。無線電的IF部分需要高動態范圍放大，這樣信號才不會在被模數轉換器(ADC)進行數字化之前出現失真。放大器的高動態范圍可通過低噪聲系數和高OIP3實現。ADI公司的ADL5535和ADL5536 IFA可提供業界最佳的低噪聲與高 OIP3組合。工作在380 MHz、5 V電壓、105 mA電源電流時，ADL5536的噪聲系數為 2.7 dB，OIP3為49 dBm。

驅動器運算放大器通常用于無線電架構的發射路徑，可在信號發送至最終高功率放大器級之前增加信號強度。為了有效完成這一目標，驅動器必須針對指定輸出功率提供高線性度，以實現低失真和高輸出驅動能力。 ADI公司的 ADL5320、0.4～2.7 GHz以及 ADL5321、2.3～4 GHz、SOT-89 0.25 W 驅動器可實現寬帶工作，只需為指定工作頻段提供極少的外部匹配器件。ADL5320驅動器可在2.14 GHz時提供42 dBm的輸出線性度和25.7 dBm的輸出壓縮點，5 V電壓時消耗電源電流僅為104 mA。

增益模塊是功能最豐富的放大器系列，能夠在中頻至射頻的寬頻率范圍內提供固定增益。選擇增益模塊時需要考慮的指標取決于具體應用，但是，寬帶應用中增益平坦度與頻率的關系非常重要。動態范圍也很重要，可以防止放大的信號出現失真。在現有的內部匹配增益模塊中，ADI公司的ADL5601和ADL5602提供的動態范圍最高。這些內部匹配的增益模塊也經過了優化，可將相對于頻率的增益滾降降至最低。

在許多應用中，通過集成方式來減少電路板面積是非常理想的方法。VGA通過集成各種放大器拓撲結構和數字步進衰減器(DSA)實現這一要求。ADL5240和ADL5243 RF/IF數控式VGA的工作頻率范圍為100 MHz～4 000 MHz，具有無與倫比的增益控制性能和精度。放大器或DSA都可以作為信號鏈路上的第一個器件，并允許在設計中多處使用VGA，使系統具有最大的靈活性。

在每個RF放大器系列之內，ADI公司通過優化性能以同時涵蓋寬帶和窄帶應用，并盡量減少所需的外部無源器件數量，從而顯著節省電路板面積并降低設計復雜度。此外，整個放大器系列以低功耗提供高性能，完全符合系統尺寸越來越小、功耗越來越低的發展趨勢。