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基于vca820的压控增益放大器设计
摘要
对于压控增益放大器的设计，采用可调增益运放，并给出测试数据。
关键词：VCA820 增益控制
一、设计要求
（一）设计要求采用压控增益放大（VCA820）。 （二）输入1mv输出1v。
（三）用TINA软件仿真，给出仿真结果，画出原理图。
二、方案设计
设计压控增益放大器有多种方案，本设计采用VCA820作为放大电路的核心部件。
VCA820的增益与控制电压成线性关系，最大带宽能达到150MHz,增益控制围为-20dB到20dB，精度较高。所以选用VCA820作为运放以达到实验的要求。
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三、原理分析
电路前级可控增益放大，后级放大电路为OPA695控制的放大电路，VCA820放大电路接入反馈，经过后级放大输出达到设计的要求。系统实现框图如下：
图1 系统结构框图
四、系统硬件设计
（一）VCA820简介
TI公司的VCA820芯片是一款直流耦合、宽带宽线性放大器，通过改变控制电压能够连续改变放大倍数。它提供高阻抗单端转换的差分输入，增益控制一般通过设置增益电阻和反馈电阻从理论上最大值设定到40dB。 VCA820的部结构由两个输入缓冲和集成了一个乘法器核的输出电路反馈放大级，该电路提供了一个无须外接缓冲就能有完整可变电压增益系统。最大增益由外部两个电阻设置，这为设计提供了很大灵活性。
VCA820带宽增益放大器，在控制电压作用下，该器件可以提供精确的增益，按Vout/Vin线性变化，基本增益为：Vout/Vin=RfRGVG+RfRG-RdR1,其中VG是控制电压输入，电压基本增益为（V/V），调节VG可实现对数增
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益的调节。下图为VCA820的电路图。
图2 Vca820外部电路图
（二）电路设计
电压输入，Rg接口串接电阻，经过部电路由输出口输出。输出后接电阻，接入反馈电路，在经过opa695放大电路放大达到运放要求。反馈电路接入通过opa820电路返回。
电路原理图如图所示：
图三 电路原理图
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五、仿真设计及其结果
（一）仿真软件介绍
TI公司提供的第三方软件TINA。该软件的具体功能包括：在模拟电路分析方面，Tina Pro除了具有一般电路仿真软件通常所具备的直流分析、瞬态分析、正弦稳态分析、傅立叶分析、温度扫描、参数扫描、最坏情况及蒙特卡罗统计等仿真分析功能之外，还能先对输出电量进行指标设计，然后对电路元件的参数进行优化计算。此外，它具有符号分析功能，即能给出时域过渡过程表达式或频域传递函数表达式；具有RF仿真分析功能；具有绘制零、极点图、相量图、Nyquist图等重要的仿真分析功能。
Tina Pro具有八种虚拟测量仪器，各仪器与元件之间采用虚拟连线。其虚拟测试仪器（如 多踪示波器）的动态演示功能，是极好的电类教学辅助工具。Tina Pro的仿真分析结果，如波形图可方便地与电路图粘贴在界面中，对输出打印及分析资料的完整保存十分便利。
（二）电路仿真结果
本仿真设计要输入1mV的信号，输出1V且VCA820设置放大倍数在40dB（即放大100倍），故要达到1000倍（1V/1mV）的放大一级是不行的。这里采用了二级放大的电路设计，第一级放大在经过反馈电路，然后接入放大器达到放大要求。
下面的图为本次设计的仿真图。
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图四 信号分析图1
图四 信号分析图2
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基于vca820的压控增益放大器设计说明
