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信號發生器用來產生確定性電信號，其特性隨時間推移而變化。如果這些信號表現為簡單的周期性波形，如正弦波、方波或三角波，那么這種信號發生器就稱為函數發生器。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的測量設備（例如示波器），用戶就可以對其進行評估。過去，挑戰通常包括如何設計信號發生器的輸出級。本文將介紹如何利用電壓增益放大器（VGA）和電流反饋放大器（CFA）設計小型經濟的輸出級。xRgednc典型的信號發生器可提供25mV至5V輸出電壓。為了驅動50或更大的負載，一般會在輸出端使用大功率分立器件、多個并行器件，或者成本高昂的ASIC。其內部通常具有繼電器，可以使設備在不同的放大或衰減水平之間進行切換，從而調節輸出電平。根據需要，在對繼電器開關而實現各種增益時，在一定程度上會導致工作不連續。簡化方框圖如圖1所示。xRgedncxRgednc圖1：典型信號發生器輸出級的簡化方框圖。xRgednc使用新款放大器IC作為輸出級功放，可以在沒有任何內部繼電器的情況下直接驅動負載，因此可簡化信號發生器的輸出級設計，并降低復雜度和成本。這種輸出的兩個主要器件構成一個大功率輸出級，可提供高速、高電壓和大電流，以及具有連續線性微調功能的可變放大器（圖2）。xRgedncxRgednc圖2：帶VGA的信號發生器輸出級的簡化方框圖。xRgednc首先，初始輸入信號必須通過VGA放大或衰減。VGA的輸出信號可以設置為所需的幅度，而與輸入信號無關。例如，對于增益為10、輸出幅度VOUT為2V的情況，VGA的輸出幅度必須調整至0.2V。遺憾的是，許多VGA都會因為增益范圍有限而產生瓶頸增益范圍大于45dB的情況很少。xRgedncADI公司在低功耗VGAAD8338上實現了0dB至80dB可編程增益范圍。因此，在理想條件下，可以將信號發生器的輸出幅度連續設置在0.5mV和5V之間，而無需使用額外的繼電器或開關網絡。通過去除這些機械元件，可以避免不連續的輸出。因為數模轉換器（DAC）和直接數字頻率合成器（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，都可以通過內部反饋回路得到補償。同時，內部節點保持在1.5V。在正常情況下，最大1.5V輸入信號在500輸入電阻時會產生3mA電流。在更高輸入幅度（例如15V）的情況下，可能需要在輸入引腳串聯一個更大的電阻其阻值要確保所產生的電流同樣為3mA大小。xRgednc許多商用信號發生器在50（正弦波）負載下提供最大250mW（24dBm）的有效輸出功率。但是，這對于具有較大輸出功率的應用通常不夠用，例如測試HF放大器或生成超聲波脈沖之所需。因此，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的驅動電流。它可以在滿載情況下生成高達23MHz的正弦波，因此成為了通用任意波形發生器的理想前端驅動器。為了優化輸出信號擺幅，ADA4870的增益配置成10，因此所需的輸入幅度為1.6V。但是，由于ADA4870具有地參考輸入，而上游的AD8338具有差分輸出，因此在兩個器件之間應連接差分接收器放大器，而實現差分到地參考的轉換。AD8130提供270MHz的增益帶寬積（GBWP），壓擺率為1090Vs，非常適合這種應用。AD8338的輸出限制在±1V，因此AD8130的中間增益應設計為1.6VV。整體電路配置如圖3所示，其可在22.4V（39dBm）幅度和50負載下實現20MHz帶寬。xRgedncxRgednc圖3：采用分立設計的信號發生器輸出級的簡化電路。xRgednc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計出小尺寸大功率的信號發生器輸出級。它具有更高的系統可靠性、更長的服務壽命和更低的成本，因此比傳統輸出級更優。xRgednc參考文獻Hunter,David.TwoNewDevicesHelpReinventtheSignalGenerator.AnalogDialogue,October2014.xRgednc（原文鏈接：DesignofaPowerfulSignalGeneratorOutputStage，由趙明燦編譯）xRgednc本文為《電子技術設計》2020年11月刊雜志文章，版權所有，禁止轉載。免費雜志訂閱申請點擊這里。xRgednc

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