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高頻信號發(fā)生器用于形成確定性電信號,，其特性隨時間推移而變化,。假如這些信號表現(xiàn)為簡單的周期性波形，如正弦波,、方波或三角波,，那么這一種信號發(fā)生器就稱為函數(shù)發(fā)生器。它們通常用于檢查電路或PCBA的功能,。
將確定性信號加到被測電路的輸入端,，將輸出端連接至相應(yīng)的測量設(shè)備(比如說示波器)，使用者就可以對其進行評估,在過去,，挑戰(zhàn)通常包括如何設(shè)計信號發(fā)生器的輸出級,。本篇文章將介紹如何利用電壓增益放大器(VGA)和電流反饋放大器(CFA)設(shè)計小型經(jīng)濟的輸出級。
怎么處理高頻信號發(fā)生器輸出功率不夠大的問題,？
常見的高頻信號發(fā)生器可提供25mV至5V輸出電壓,。為了驅(qū)動50Ω或更大的負載，一般會在輸出端使用大功率分立器件,、很多個并行器件,，或者成本高昂的ASIC。其內(nèi)部通常具有繼電器,，可以使設(shè)備在不同的放大或衰減水平之間進行切換,，從而調(diào)節(jié)輸出電平?？筛鶕?jù)需要,，在對繼電器開關(guān)而實現(xiàn)各種增益時，在一定程度上會導(dǎo)致工作不連續(xù),。
使用新款放大器IC作為輸出級功放,，可以在沒有任何內(nèi)部繼電器的情況下直接驅(qū)動負載，因此可簡化信號發(fā)生器的輸出級設(shè)計,，并降低復(fù)雜度和成本,。這一種輸出的兩個主要器件構(gòu)成一個大功率輸出級，可提供高速,、高電壓和大電流,，以及具有連續(xù)線性微調(diào)功能的可變放大器。
首先初始輸入信號必須通過VGA放大或衰減,。VGA的輸出信號可以設(shè)置為所需的幅度,，而與輸入信號無關(guān),比如說,，針對增益為10、輸出幅度VOUT為2V的情況,，VGA的輸出幅度必須調(diào)整至0.2V,可惜的是,，許多VGA都會因為增益范圍有限而形成瓶頸——增益范圍大于45dB的情況很少。
通過去除這些機械元件,，可以避免不連續(xù)的輸出,。因為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和直接數(shù)字頻率合成器(DDS)通常具有差分輸出，所以AD8338提供全差分接口,。此外,，通過靈活的輸入級，輸入電流有任何的不對稱,，都可以通過內(nèi)部反饋回路得到補償,。同時，內(nèi)部節(jié)點保持在1.5V,。
在正常情況下,，特大1.5V輸入信號在500Ω輸入電阻時會形成3mA電流。在更高輸入幅度(比如說15V)的情況下,，可能需要在輸入引腳串聯(lián)一個更大的電阻——其阻值要確保所形成的電流同樣為3mA大小。
很多的商用信號發(fā)生器在50Ω(正弦波)負載下提供特大250mW(24dBm)的有效輸出功率,。有時候,，這對于具有較大輸出功率的應(yīng)用通常不夠用，比如說測試HF放大器或生成超聲波脈沖之所需,。
因而還需要使用電流反饋放大器,。ADA4870在±20V電源電壓下，可以在輸出端以17V的幅度提供1A的驅(qū)動電流,。它可以在滿載情況下生成高達23MHz的正弦波,，因而成為了通用任意波形函數(shù)發(fā)生器的理想前端驅(qū)動器。為了優(yōu)化輸出信號擺幅,，ADA4870的增益配置成10,，因而所需的輸入幅度為1.6V。
有時候,，由于ADA4870具有地參考輸入,，而上游的AD8338具有差分輸出，因而在兩個器件之間應(yīng)連接差分接收器放大器,，而實現(xiàn)差分到地參考的轉(zhuǎn)換,。AD8130提供270MHz的增益帶寬積(GBWP)，壓擺率為1090V/µs,，非常適合這種應(yīng)用,。AD8338的輸出限制在±1V,，因而AD8130的中間增益應(yīng)設(shè)計為1.6V/V。
可以通過大功率的VGA(AD8338),、大功率的CFA(ADA4870)和差分接收器放大器(AD8130)的組合,，就可以相對輕松地設(shè)計出小尺寸大功率的信號發(fā)生器輸出級。它具有更高的系統(tǒng)可靠性,、更長的服務(wù)壽命和更低的成本,，因而比傳統(tǒng)輸出級更優(yōu)。
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