概述
ADL5331是一款高性能、電壓控制可變增益放大器/衰減器，適合頻率最高為1.2 GHz的應用。信號路徑的平衡結構可以使信號擺幅達到較大，并消除共模噪聲，將失真降至較低，同時也能降低在低增益和高頻率條件下寄生耦合引起的寄生前饋風險。

50 Ω差分輸入系統(tǒng)將施加于INHI和INLO的差分電壓轉換為一對具有高線性度和良好共模抑制的差分電流。然后，信號電流施加于一個專有電壓控制衰減器，在線性dB接口的控制下精確定義整體增益。GAIN引腳接受0 V（最小增益）至1.4 V（全增益）的電壓，在大部分范圍內(nèi)比例因子為40 mV/dB。

高精度寬帶衰減器的輸出施加于差分互阻輸出級。該輸出級在OPHI和OPLO上提供差分輸出，必須利用射頻扼流圈或中心抽頭巴倫將其拉高至電源電壓。

ADL5331的功耗為240 mA（包括輸出引腳），采用4.75 V至5.25 V單電源供電。通過將邏輯低輸入施加于ENBL引腳，可以啟動省電功能。省電模式下的功耗為250 μA。

ADL5331采用Analog Devices, Inc.（簡稱ADI）專有高性能、互補雙極性IC工藝制造，提供24引腳(4 mm × 4 mm)、LFCSP_VQ無鉛封裝，額定工作溫度范圍為?40°C至+85°C。同時提供評估板。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADL5331 1MHz至1.2GHz VGA，30dB增益控制范圍技術手冊.pdf

應用

• RF和IF發(fā)射與接收功率控制
• 有線電視分配

特性

• 電壓控制放大器/衰減器
• 工作頻率：1 MHz至1.2 GHz
• 針對輸出功率控制進行優(yōu)化
• 高線性度OIP3：47 dBm (100 MHz)
• 輸出本底噪聲：?149 dBm/Hz（最大增益）
• 輸入阻抗：50 Ω
• 輸出阻抗：20 Ω
• 寬增益控制范圍：30 dB
• 線性dB增益控制功能：40 mV/dB
• 單電源電壓：4.75 V至5.25 V

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

操作理論

ADL5331是一款高性能壓控可變增益放大器/衰減器，適用于頻率高達1.2GHz的應用。

該器件旨在用作輸出可變增益放大器（OVGA），用于在輸入電平相當恒定的應用中調(diào)整輸出信號幅度。OVGA的一個缺點是，輸出指標（如輸出三階截點OIP3和1dB壓縮點OP1dB）會隨著增益降低而減小。

整個器件的信號路徑采用全差分設計，以發(fā)揮差分信號傳輸?shù)某Ｒ妰?yōu)勢，包括減少輻射、降低寄生反饋，以及降低對與其他電路共模干擾的敏感度。圖14展示了ADL5331的簡化原理圖。

通過無源和有源（基于反饋）端接技術的組合，可實現(xiàn)50Ω的受控輸入阻抗。需注意，跨導（Gm）級的輸入在內(nèi)部有直流偏置，通常在輸入端口需要隔直電容，以免影響放大器的工作。

Gm級產(chǎn)生的電流隨后以精心控制的方式注入平衡梯形衰減器中，注入?yún)^(qū)域的位置取決于施加的增益控制電壓。通過專有方式控制電流注入梯形衰減器的流向，以實現(xiàn)dB線性增益控制和低失真。

通過在增益控制引腳施加0V直流至1.4V直流的電壓來實現(xiàn)dB線性增益控制，電壓最高時增益最大。

輸出端采用一個固定增益的跨阻放大器（TZA）來提供增益，并緩沖梯形衰減器的負載阻抗。TZA采用負反饋來改善線性度，并提供受控的50Ω差分輸出阻抗。輸出級由輸出電平檢測器提供偏置，當信號電平高于閾值時，該檢測器為輸出級提供偏置。

ADL5331的輸出需要外部直流偏置至正電源電壓。這種偏置通常通過外部電感提供。輸出信號最好以差分方式采集，以避免常見的模式噪聲；如有必要，也可從任一輸出端單端采集。

輸出阻抗為20Ω差分阻抗，可驅(qū)動從小于20Ω到大于75Ω的各種阻抗。如果需要，可通過一個焊盤將輸出阻抗匹配到所需水平。

如果僅使用一個輸出端，仍需為未使用的輸出引腳提供偏置，并且建議在未使用的輸出端設置一個合理的等效負載，例如50Ω。在幾乎所有情況下，都需要在輸出信號路徑中使用隔直電容。

在高增益設置下，噪聲本底由輸入級決定，此時器件的噪聲系數(shù)（NF）基本與增益設置無關。在低于某個特定增益設置時，衰減器引入的輸入等效噪聲會超過輸出級噪聲。因此，在增益低于臨界值時，器件的整體噪聲系數(shù)會以dB為單位變差，因為增益降低了。

應用信息

基本連接

圖15展示了ADL5331的基本工作連接方式。需有兩個正電源，即VPS1和VPS2，它們必須連接到相同電位。將COM1和COM2（公共引腳）連接到低阻抗接地層。在VPS1和VPS2之間施加4.75V至5.25V的電源電壓。在每個電源引腳附近連接100pF和0.1μF的電源去耦電容。由于VPS2引腳（引腳13和引腳18至引腳22）彼此靠近，它們可共用一對去耦電容。

ADL5331的輸出OPHI和OPLO為開路集電極，需要通過120nH射頻扼流圈上拉至正電源。交流耦合電容和射頻扼流圈體現(xiàn)了低頻下的工作限制原理。例如，要工作到1MHz，需使用0.1μF交流耦合電容和1.5μH射頻扼流圈。需注意，在某些情況下，使用大得多的電感值會導致振蕩。

由于實際輸出偏置為正電源，因此在ADL5331輸出與系統(tǒng)中下一階段之間需要交流耦合電容（最好為100pF ）。同樣，INHI和INLO輸入需要偏置在比地電位高約3.3V的電壓上。

每個單獨的射頻輸入/輸出引腳的標稱輸入和輸出阻抗為25Ω。因此，差分阻抗為50Ω。

要使ADL5331工作，ENBL引腳必須拉高。將ENBL拉低會使ADL5331進入睡眠模式，在室溫下將電流消耗降至250μA。使能器件時，ENBL引腳的電壓應至少為1.7V。在最大增益時，器件在低增益下的電流消耗為100mA，在高增益下為215mA。

ADL5331主要為差分信號設計；不過，也有幾種配置可用于實現(xiàn)ADL5331的單端接口。圖16和圖17展示了差分轉單端接口的兩種配置選項。每種配置都在輸入/輸出端使用交流耦合電容，在輸出端使用射頻扼流圈。

圖16展示了使用變壓器巴倫實現(xiàn)輸入和輸出的差分平衡。建議使用輸入和輸出巴倫以實現(xiàn)ADL5331的最佳性能。巴倫完成后，需進行1:1阻抗匹配。使用M/A - COM ETC1 - 13傳輸線變壓器巴倫可實現(xiàn)寬帶接口；不過，對于要求在較窄帶寬內(nèi)插入損耗更低的應用，可使用窄帶巴倫。