通过三款放大器简化信号发生器的输出级设计
信号发生器产生定义的电信号，其特性随时间推移而变化。如果这些信号表现为简单的周期波形，如正弦波、方波或三角波，那么这些信号发生器称为函数发生器。它们通常用于检查电路或组件的功能。将信号发生器定义的信号施加于被测电路的输入端，并在输出端连接至相应的测量设备(例如，示波器)。这样用户就可以对电路进行评估。过去，挑战通常包括如何设计信号发生器的输出级。本文介绍如何设计通过电压增益放大器(vga)和电流反馈放大器(cfa)搭建的小型经济的输出级。
典型的信号发生器提供25 mv至5 v输出电压。为了驱动50 ω或更高的负载，一般会在输出端使用功能强大的分立式组件、多个并行组件，或者成本高昂的asic。其内部通常有继电器，允许设备在不同的放大或衰减级之间切换，从而调节输出电平。根据需要开关继电器来实现各种增益时，在一定程度上会导致操作断续。简化框图如图1所示。
图1. 典型的信号发生器输出级的简化框图。
使用新款放大器ic作为输出级功放，可无需使用内部继电器而直接驱动负载。因此简化了信号发生器的输出级设计，且降低了复杂度和成本。这种输出的两个主要组件会构成一个强大的输出级，提供高速、高压、高电流，以及具有持续线性微调功能的可变放大器。
图2. 带vga的信号发生器输出级的简化框图。
首先，原始输入信号必须通过vga放大或衰减。vga的输出信号可以设置为所需的幅度，这种幅度与输入信号无关。例如，如果增益为10时，输出幅度vout为2 v，则vga的输出幅度必须调整至0.2 v。遗憾的是，许多vga因为有限的增益范围而产生瓶颈。增益范围很少能大于45 db。
adi在低功耗vga ad8338上实现了0 db至80 db可编程增益范围。因此，在理想条件下，可以将信号发生器的连续输出幅度设置在0.5 mv和5 v之间，且无需额外使用继电器或开关网络。通过去除这些机械组件，可以避免不连续的输出。因为数模转换器(dac)和直接数字频率合成器(dds)组件通常具有差分输出，所以ad8338提供全差分接口。此外，通过灵活的输入级，任何不对称的输入电流都可以通过内部反馈环路得到补偿。同时，内部节点保持在1.5 v。在正常情况下，最大1.5 v输入信号在通过500 ω输入电阻时，产成3 ma电流。在输入幅度较高(例如15 v)时，可能需要在输入引脚串联一个更高的电阻。该电阻阻值也要使得与输入电压为1.5v时一样，产生最大不超过3ma输入电流。
许多商用信号发生器在50 ω(正弦波)负载下提供最大250 mw (24 dbm)的有效输出功率。但是，这对于具有较高输出功率的应用通常不够用，例如测试hf放大器或生成超声脉冲的要求。因此，还需要使用电流反馈放大器。ada4870可以在±20 v电源电压条件下输出±17 v/1 a。正弦波可以在高达23 mhz的频率下实现满负载输出，这使其成为通用任意波形发生器的理想前端驱动器(输出级)。为了优化输出信号摆幅，将ada4870的增益配置为10，因此所需的输入幅度为1.6 v。但是，由于ada4870具有接地参考输入，而上游的ad8338具有差分输出，所以应在两个部件之间连接差分接收器放大器，以实施差分至到单端的转换。ad8130提供270 mhz的增益带宽积(gbwp)，压摆率为1090 v/μs，非常适合此应用。ad8338的输出限制在±1 v，所以ad8130的中间增益应设计为1.6 v/v。整体电路配置如图3所示。在22.4 v (39 dbm)幅度和50 ω负载下，可实现20 mhz带宽。
图3. 采用分立设计的信号发生器输出级的简化电路。
通过更高功率的vga(ad8338)、大功率的cfa (ada4870)和差分接收器放大器(ad8130)的组合，可以相对轻松地构建紧凑型高功率信号发生器输出级。它具有更高的系统可靠性、更长的服务寿命和更低的成本，因此优于传统输出级。
ad8130
高速
ad8130：270 mhz，1090 v/µs (g = +1)
ad8129：200 mhz，1060 v/µs (g = +10)
高共模抑制比(cmrr)
94 db(最小值，dc至100 khz)
80 db(最小值，2 mhz)
70 db (10 mhz)
高输入阻抗：1 mω差分
低噪声
ad8130：12.5 nv/√hz
ad8129：4.5 nv/√hz
输入共模范围：±10.5 v
低失真，1 v峰峰值 (5 mhz)：
ad8130，-79 dbc(最差谐波，5 mhz)
ad8129，-74 dbc(最差谐波，5 mhz)
用户可调增益
g = +1无需外部元件
电源电压范围：+4.5 v至±12.6 v
省电模式
原文标题：紧凑型高功率信号发生器输出级应该如何搭建?通过这三款放大器轻松搞定!
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图1. 典型的信号发生器输出级的简化框图。
使用新款放大器ic作为输出级功放，可无需使用内部继电器而直接驱动负载。因此简化了信号发生器的输出级设计，且降低了复杂度和成本。这种输出的两个主要组件会构成一个强大的输出级，提供高速、高压、高电流，以及具有持续线性微调功能的可变放大器。
图2. 带vga的信号发生器输出级的简化框图。
首先，原始输入信号必须通过vga放大或衰减。vga的输出信号可以设置为所需的幅度，这种幅度与输入信号无关。例如，如果增益为10时，输出幅度vout为2 v，则vga的输出幅度必须调整至0.2 v。遗憾的是，许多vga因为有限的增益范围而产生瓶颈。增益范围很少能大于45 db。
adi在低功耗vga ad8338上实现了0 db至80 db可编程增益范围。因此，在理想条件下，可以将信号发生器的连续输出幅度设置在0.5 mv和5 v之间，且无需额外使用继电器或开关网络。通过去除这些机械组件，可以避免不连续的输出。因为数模转换器(dac)和直接数字频率合成器(dds)组件通常具有差分输出，所以ad8338提供全差分接口。此外，通过灵活的输入级，任何不对称的输入电流都可以通过内部反馈环路得到补偿。同时，内部节点保持在1.5 v。在正常情况下，最大1.5 v输入信号在通过500 ω输入电阻时，产成3 ma电流。在输入幅度较高(例如15 v)时，可能需要在输入引脚串联一个更高的电阻。该电阻阻值也要使得与输入电压为1.5v时一样，产生最大不超过3ma输入电流。
许多商用信号发生器在50 ω(正弦波)负载下提供最大250 mw (24 dbm)的有效输出功率。但是，这对于具有较高输出功率的应用通常不够用，例如测试hf放大器或生成超声脉冲的要求。因此，还需要使用电流反馈放大器。ada4870可以在±20 v电源电压条件下输出±17 v/1 a。正弦波可以在高达23 mhz的频率下实现满负载输出，这使其成为通用任意波形发生器的理想前端驱动器(输出级)。为了优化输出信号摆幅，将ada4870的增益配置为10，因此所需的输入幅度为1.6 v。但是，由于ada4870具有接地参考输入，而上游的ad8338具有差分输出，所以应在两个部件之间连接差分接收器放大器，以实施差分至到单端的转换。ad8130提供270 mhz的增益带宽积(gbwp)，压摆率为1090 v/μs，非常适合此应用。ad8338的输出限制在±1 v，所以ad8130的中间增益应设计为1.6 v/v。整体电路配置如图3所示。在22.4 v (39 dbm)幅度和50 ω负载下，可实现20 mhz带宽。
图3. 采用分立设计的信号发生器输出级的简化电路。
通过更高功率的vga(ad8338)、大功率的cfa (ada4870)和差分接收器放大器(ad8130)的组合，可以相对轻松地构建紧凑型高功率信号发生器输出级。它具有更高的系统可靠性、更长的服务寿命和更低的成本，因此优于传统输出级。
ad8130
高速
ad8130：270 mhz，1090 v/µs (g = +1)
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g = +1无需外部元件
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