宽带阻抗测量仪的设计——信号检测电路设计（一）

作者：时间：2013-02-19来源：网络收藏

4.2.2输入信号调理

信号调理电路主要是使输入的信号幅度满足幅相检测芯片AD8302的要求，保证测量的精度，并滤除干扰信号。通过对数放大器测定信号的能量，经A/D转换为数字信号由DSP处理，根据结果来控制调理电路中的增益放大器的放大倍数，从而使信号幅度满足AD8302的要求。

对两输入信号的调理按照两方面进行：一是对输入信号（被测网络的输出信号）和参考信号的幅度进行可控放大或衰减；二是对输入信号的噪声干扰进行抑制。

信号检测电路的设计如图4-6所示。

图中使用可控增益放大器AD8369对输入信号和参考信号的幅度进行调节，把两信号控制在AD8302所要求的范围内，一方面避免损坏器件，另一方面使增益和相位得到有效检测。

AD8369采用了并行方式进行增益的设置，接收信号的一端并联了100的电阻是为了保证系统为50系统，因AD8369的输入端到地的等效阻抗为100，并联100电阻后其输入阻抗为50。

在图4-6中的椭圆低通滤波器是为了抑制输入信号中的外来噪声和参考信号中高频噪声，其设计过程和LPF1、LPF2的设计相同，可以直接采用图3-5中的元件值。AD8302输入端口的1nF电容起隔直的作用。

4.2.3辅助检波电路

辅助检波电路的目的是为了使信号调理与检波鉴相电路形成一个闭环的控制系统。当辅助检波电路发现输入信号幅度太小或过大时，系统可自动调整图4-6中控制输入信号的可控增益放大器AD8369的放大倍数或衰减倍数。

辅助检波电路使用了对数放大器AD8307，AD8307为单端5V电压供电，150μA的静态电流，其带宽为500MHz，输入信号的动态范围达92dB：- 75dBm~+17dBm。当输入信号小于-75dBm时，可参照表3-7加大AD8369的增益；一般情况下，AD8369的增益可按照使输入信号功率接近-30dBm的原则进行控制。故辅助检波电路中使用AD8307可以达到准确控制AD8302输入信号大小，提高检波与鉴相的效果。

AD8307的内部具有6个放大单元，可起到放大或限制功能，每个单元的增益为14.3dB且小信号带宽为900MHz，这些单元可以起到对数放大功能，增益可达86dB，检测单元对信号也具有14.3dB的放大增益，但考虑到检测单元内的被动衰减，使得可检测信号的总范围在90dB左右。这些功能单元的偏置受到能带隙参考和增益的影响，能带隙电路还会影响到对数放大器的斜率和稳定性，AD8307通过引脚ENB（引脚6）来使能该电路。检测单元对输入信号检测后输出为电流信号，该电流的斜率为2μA/dB，当外部输出引脚4悬空时，输出电压的斜率由于该电流流经唯一的到地电阻12.5K，因而固定为25mV/dB。当AD8307的输出引脚4和引脚5接有电阻时，如图4-7所示。

那么AD8307输出电压的斜率因输出端电阻而改变为20mV/dB±10%；输出信号的截止电压随VR 2的改变而有±3dB的波动。

如果需要更大的输出电压斜率则需加运放来实现，如图4-7中所加的额外运放，该运放的输出端口的电压斜率受R 2值大小的影响。当R 2 =4.99K时，输出电压斜率为25mV/dB；当R 2 =30.1K时，输出电压斜率为50mV/dB；当R 2 =80.6K时，输出电压斜率为100mV/dB。

当AD8307在ENB（引脚6）接高（5V供电）时，输出电压斜率和截止电压不进行调节的情况下，其输出电压与输入信号功率的对应关系见式（4- 6）。