通過(guò)TI高能效模擬和微處理器產(chǎn)品線(xiàn)華南區(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用支持總監(jiān)楊毅了解到可編程差分放大器 (PDA)和傳統(tǒng)的放大器在基站應(yīng)用中的本質(zhì)區(qū)別以及給客戶(hù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

　　楊毅總監(jiān)現(xiàn)任德州儀器(TI)高效能模擬和微處理器產(chǎn)品線(xiàn)華南區(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用支持總監(jiān)。其團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)TI所有電源，信號(hào)鏈，MCU產(chǎn)品在深圳和華南區(qū)的技術(shù)支持。

　　楊總監(jiān)表示：以前的基站基本上都是模擬的，現(xiàn)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化的程度日益增高，3G通信、4G通信，微波通信，超聲等全是數(shù)字的，為適應(yīng)這些應(yīng)用的要求就需要一個(gè)非常好的ADC。這款PDA是用在ADC的前端，由于其設(shè)計(jì)靈活，可在不同應(yīng)用中無(wú)需為不同增益設(shè)置調(diào)試設(shè)計(jì)，其次是無(wú)需外部電阻，在降低BOM成本的同時(shí)也消除電阻不匹配帶來(lái)的誤差等優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中為客戶(hù)帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)。

　　大家都知道差分放大器在放大時(shí)會(huì)有兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出和一個(gè)差分，放大器構(gòu)造中會(huì)有一個(gè)輸入電阻，一個(gè)反饋電阻來(lái)調(diào)整增益，如果客戶(hù)在系統(tǒng)中間輸入一個(gè)小信號(hào)，就需要將ADC調(diào)到滿(mǎn)量程，這樣ADC才有更好的精度。增益設(shè)得最大的一個(gè)做法是必須要調(diào)整這兩個(gè)電阻，讓增益倍數(shù)得到調(diào)整。

　　楊毅總監(jiān)講道：如果是個(gè)小信號(hào)，0.1V輸入的時(shí)候要滿(mǎn)量程有可能達(dá)到26dB的放大，但是如果輸入信號(hào)不是0.1V呢?要放大的一個(gè)做法是設(shè)計(jì)中必須要改變?cè)鲆骐娮?。這樣就帶給客戶(hù)一個(gè)問(wèn)題，這些電阻本身，如果做到非常好的匹配需要千分之一的電阻或者更高，這兩個(gè)電阻需要非常好地匹配，每次增益調(diào)整的時(shí)候都需要做人為的重新選擇，選擇我的電阻值，對(duì)客戶(hù)來(lái)講是非常不方便的。

　　那么我們需要解決哪些問(wèn)題呢?全差分放大器(FDA)的設(shè)計(jì)中有許多難題，除了每次更改增益設(shè)置都需要成型設(shè)計(jì)和調(diào)試外，總體性能取決于外部電阻的精度，外部電阻會(huì)增加成本加大板級(jí)空間，帶寬可能與增益變化矛盾等問(wèn)題都是FDA設(shè)計(jì)中需要考慮與解決的。

　　增益和帶寬變化矛盾

　　放大器的帶寬增益就是常數(shù)，帶寬會(huì)隨著增益變大而變化。差分放大器很多是電流反饋，和回流電路不同，現(xiàn)在3G、4G在無(wú)線(xiàn)通信里的帶寬顯著增加，如果用同樣的放大器，信號(hào)帶寬增加了，那么增益就必須下降，所以就會(huì)面臨著增益和帶寬的矛盾。

　　可變?cè)鲆娣糯笃?/strong>

　　在整個(gè)射頻通路或模擬前端里，在A(yíng)DC之前有時(shí)會(huì)需要將小信號(hào)通過(guò)低噪化放大，然后再進(jìn)行濾波，再進(jìn)行聲表波的濾波，但是經(jīng)過(guò)上述過(guò)程處理可能會(huì)出現(xiàn)另外一個(gè)問(wèn)題，楊總監(jiān)舉例：“比如現(xiàn)在有個(gè)100M信號(hào)的時(shí)候，除掉差分放大器的另外一個(gè)選擇就是數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鳎褂貌罘址糯笃魇切枰フ{(diào)節(jié)電阻來(lái)改變?cè)鲆娴?，還有一種方式是用數(shù)字的方式，但是會(huì)面臨一個(gè)問(wèn)題，如果隨著帶寬發(fā)生變化，輸入信號(hào)幅度也會(huì)發(fā)生變化，就需要調(diào)整增益，信號(hào)增益變小，使得輸入信號(hào)變大，那么就需要把放大器噪聲增益減小。結(jié)果就是噪聲系數(shù)會(huì)顯著提升。噪聲回評(píng)基本是線(xiàn)性的，增益越大，噪聲越小，但增益小，噪聲顯著增加，那么整個(gè)系統(tǒng)信噪比會(huì)不好。

　　上述總結(jié)了全差分放大器(FDA)的設(shè)計(jì)難題，第一類(lèi)是傳統(tǒng)的全差分放大器通過(guò)外圍的電阻來(lái)調(diào)整;第二類(lèi)是通過(guò)數(shù)字的方式來(lái)調(diào)整低位階的數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?，但是?huì)有增益和噪聲系數(shù)的曲線(xiàn)，第三類(lèi)就是可變可編程差分放大器，這也是TI推出的全球首款可編程差分放大器，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　　1、把電路這兩部分集成在一起，它可以編程，通過(guò)數(shù)字的方式調(diào)整我的增益。

　　2、它把增益電阻進(jìn)行內(nèi)部的集成，沒(méi)外圍電阻，可數(shù)字編程。

　　3、LMH6881 與 LMH6882 中的可編程增益控制可消除對(duì)增益設(shè)置電阻器的需求以及其相關(guān)不匹配誤差，從而可提高系統(tǒng)穩(wěn)健性。

　　絕非一般的可變?cè)鲆娣糯笃?/strong>

　　傳統(tǒng)的DVGA會(huì)隨著增益下降噪聲系數(shù)會(huì)顯著提升，TI這款PDA可在 6dB 至 26dB 的增益范圍內(nèi)提供優(yōu)化的噪聲、失真與帶寬性能，在增益下降6db的情況下，噪聲系數(shù)卻沒(méi)什么變化，它和傳統(tǒng)的低位階去比差不多趕上10dB的噪聲，理論上曲線(xiàn)是平的，噪聲系數(shù)會(huì)更好。

　　對(duì)差分放大器來(lái)講，噪聲系數(shù)取決于外部電阻，它和增益發(fā)生相應(yīng)的變化，增益減小，噪聲增加。如圖所示：DVGA隨著電壓增益從最大增益逐dB下降，所以噪聲值就會(huì)占得特別厲害。而從外部電阻角度來(lái)講PDA是集成的，所以不需要外部電阻。

　　PDA=FDA與DVGA的優(yōu)勢(shì)集合

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　　對(duì)差分放大器來(lái)講，外部需要四個(gè)高精度的差分電阻。電阻之間必須非常好地匹配，溫度系數(shù)、精度都要非常得匹配。DVGA也不需要外部電阻，可以看到這部分帶寬，6881和6882在整個(gè)增益范圍之內(nèi)6—26dB帶寬基本上保持很低。差分放大器增益增大，帶寬降低它基本維持帶寬增益級(jí)的概念。DVGA也基本保持恒定，它是數(shù)字的方式，因此，我們這款產(chǎn)品是結(jié)合了這兩個(gè)的優(yōu)點(diǎn)把它合成在一起。

　　總結(jié)：

　　可編程差分放大器(PDA)LMH6881與LMH6882是德州儀器推出的全球首款PDA，它整合了FDA和DVGA的優(yōu)勢(shì)，最大程度的滿(mǎn)足了客戶(hù)的需求，簡(jiǎn)化了工程師快速通過(guò)增益修改設(shè)計(jì)，充分滿(mǎn)足醫(yī)療、測(cè)量測(cè)試、軍事、無(wú)線(xiàn)通信以及微波回程等應(yīng)用需求。

　　最后楊總監(jiān)為我們總結(jié)了TI這款可編程差分放大器的優(yōu)勢(shì)之處

　　1、2.4GHz小信號(hào)帶寬，帶寬非常寬。

　　2、在6dB—26dB增益范圍之內(nèi)，二次諧波失真，這樣的線(xiàn)路在整個(gè)帶寬之內(nèi)基本都可以保持，這是比較特別的地方。

　　3、準(zhǔn)確的增益控制，0.25步進(jìn)，增益的匹配度、誤差大概就是0.2

　　4、不需要外部電阻，成本空間也可以。

　　5、如果要分很多檔，有很多增益，用這款芯片不需要重新設(shè)計(jì)它，非常方便使用。
更多內(nèi)容：德州儀器(TI)推出全球首款可編程差分放大器(PDA)LMH6881與LMH6882