模拟控制式和数字控制式VGA（一）可变增益放大

　　图4：X-Amp框图

该放大器具有优秀的低噪声性能，负反馈则用于精确定义其较高增益(约30至40 dB)并将失真降至最低。由于该放大器的增益是固定的，因此其交流和瞬变响应特性也是不变的，包括失真和群延迟;由于其增益较高，因此其输入永远不会由超过数毫伏的电压驱动。因此，该器件始终工作在其小信号响应范围内。衰减器是一个7级(8抽头)R-2R梯形网络。所有相邻抽头之间的电压比都正好为2，即6.02 dB。这为实现精密线性dB特性奠定了基础。总体衰减为42.14 dB。如图所示，该放大器的输入可以连接到这些抽头中的任意一个，甚至可以在这些抽头之间进行插值，而且偏差很小，只有约±0.2 dB。总增益的变化范围是固定增益(最大值)到比最大值小42.14 dB的值。例如，在AD600中，固定增益为41.07 dB(电压增益为113);使用此选项时，整个增益范围为–1.07 dB至+41.07 dB。该增益与控制电压之间的关系为GdB = 32VG + 20，其中VG的单位为伏特(V)。VG = 0时的增益经过激光调整至绝对精度±0.2 dB。增益调整比例由片上带隙基准电压源(由两个通道共享)决定，该电压源经过激光调整以获得高精度和低温度系数。图5所示为AD600和AD602的增益与差分控制电压之间的关系。

　　图5：X-Amp传递函数

　　为了了解X-AMP™系列的工作方式，请考虑图6所示的示意图。请注意，八个抽头各自均连接到八个双极性差分对(用作由电流控制的跨导(gm)级)之一的一个输入端;所有这些gm级的另一个输入端则连接到放大器用于决定增益的反馈网络RF1/RF2。当发射极偏置电流IE被送至8个晶体管对之一(此处未显示具体方式)时，它成为完整放大器的输入级。

　　图6：X-Amp原理示意图

　　当IE连接至左侧的对时，信号输入直接连接到放大器，从而产生最大增益。凭借良好的开环设计并辅以负反馈，使得即使在较高频率条件下，失真也非常低。如果IE现在被突然切换至第二对，那么总增益会下降正好6.02 dB，而由于只有一个gm级保持有效，因此失真仍旧会很低。

　　在现实中，偏置电流会“逐渐”从第一对传递到第二对。当IE在两个gm级之间均衡分配时，这两个级都激活;当运算放大器中的两个输入级争抢环路控制(其中一个获得完整信号，而另一个获得刚好一半信号)时，就会出现这种情况。

　　分析表明，有效增益会减少20 log1.5(即3.52 dB)，而不是大家首先预想的3 dB。在整个范围内均衡分配时，该误差相当于±0.25 dB的增益纹波;不过，插值电路实际上会生成偏置电流的高斯分布，有些IE始终在相邻级中流动。这使得增益函数更加平滑，并真正地减少纹波。随着IE逐渐向右移动，总增益会逐渐下降。X-AMP™折合到输入端的总噪声为1.4 nV/Hz，仅略大于100 电阻的热噪声(25°C时为1.29 nV/Hz);折合到输入端的噪声是恒定的，而不受衰减器设置影响，因此输出噪声始终是恒定的且不受增益影响。

　　图7总结了很多X-AMP系列的特性。