两级AD8367级联下搭建AGC的PCB验证板自激的问题分析.doc

两级AD8367级联下搭建AGC自激 图1、两级级联的AD8367实现AGC的电路原理图 由上图电路结构可知，第一级的AD8367工作于VGA模式，第二级AD8367工作于AGC模式，第二级的AD8367的检波信号DETO反馈到两级AD8367的增益控制端口GAIN，从而完成整个环路的自动增益控制（AGC）功能。 本电路的主要设计指标：（本电路工作于50Ω系统） 工作带宽：10MHz~200MHz 动态范围：70dB 功率增益：60dB 。。。。。。 由AD8367的产品手册我们知道这款电路适用于200Ω系统，但AD8367的实际输入阻抗为200Ω，输出阻抗为50Ω（如果用于200Ω系统，是不是意味着输出阻抗不匹配？为什么又号称适用于200Ω系统，迷惑1？？）。考虑到这些及工作带宽10MHz~310MHz，因此处于级间匹配的缘故，在图1的两级中间设计了纯电阻的匹配网络（按照AD8367输出阻抗50Ω、输入阻抗200Ω来匹配），（LC匹配不适用于宽带匹配）如下图2所示，图中第一个虚线框内源阻抗(Rs)50Ω代表AD8367的输出电阻，第二个虚线框内负载阻抗(RL)200Ω代表AD8367的输入电阻，信号经过这个电阻网络有约11.5dB的衰减。（这里级间匹配没有按照号称AD8367输入阻抗200Ω、输出阻抗200Ω来做匹配，如果认为AD8367输入阻抗和输出阻抗均为200Ω，是否意味着可以直接级联呢？在实际测试中直接级联情况下的参数参数很差，动态范围减小了很多，关闭信号源后电路也出现自激，迷惑2？？）。 图2、两级AD8367之间的宽带匹配网络 又考虑到本电路工作于50Ω系统，所以再输入及输出端也应增加匹配网络（图1中输入和输出匹配网络没有给出），考虑到宽带，也设计为纯电阻匹配网络。有前面介绍的匹配玩过可知： 输入端的匹配网络结构也即为图2所示（有源阻抗的50Ω变换到200Ω）； 输出端就没有设计匹配网络，原因也如前面所述，即认为AD8367的输出阻抗为50Ω而非200Ω，所以就认为不需要在进行阻抗匹配。 2、PCB验证的设计及测试 2.1、PCB验证板叠层与端口设计 本电路的PCB验证板为四层板，板材为罗杰斯4350B，整个验证板的面积约为50mm×30mm，为了保证信号的隔离性，输入和输出端口的位置设计为对角，从顶层到底层的叠层顺序为S-G-S-P，为保证接地和电源良好，采用单独的地层和电源层，焊接后的验证板如下图3所示。信号线宽大部分为14mil，线宽设计未考虑到特征阻抗匹配。 图3、两级AD8367级联的AGC电路PCB验证板 考虑到和单级AD8367的AGC电路特性对比测试，也同时设计了单级AD8367的AGC电路验证板，如下图4所示。 图4、单级AD8367的AGC电路PCB验证板 2.2、PCB验证板的测试 由于本电路设计的工作频率范围为10MHz~200MHz，属于宽带。所以，在下面电路中所做的匹配不能设计插损较小的LC匹配网络，而是设计为纯电阻网络的宽带匹配。 单级AGC电路（AD8367） 电路工作于50Ω系统，在50Ω系统下进行测试（下面所有测试也均为在50Ω系统下完成的）输入采用AD8367产品手册中推荐的匹配网络，这个网络有11.5dB的衰减量；为了得到较大输出信号幅度，输出没有纯电阻的匹配网络，而是经电容C9后交流耦合输出。PCB测试验证板对应前面的图4所示。 图5、单级AD8367构成AGC电路原理图 表1 单级测试结果 频率 输入电平 动态范围 输出电平 说明 20MHz -30dBm~10dBm 40dB 3.67dBm~4.50dBm 测试时设定信号源最大输出功率为10dBm 60MHz -30dBm~10dBm 40dB 3.83dBm~4.33dBm 100MHz -30dBm~10dBm 40dB 3.83dBm~4.33dBm 再来看一下不加信号下单级AGC的6.5GHz带宽内的频率图，如下图6所示，由图6可以看到有个238MHz的频率点幅度较多且不是连续出现（时有时无），其它频率点较为平坦，此时简单判断认为单级的AGC没有出现自激。 图6、关闭输入信号下6.5GHz带宽内的单级AGC的频谱图 为了验证输入匹配网络对单级AGC频率响应是否有影响以及影响到底有多大，在前面的图4的验证板上去掉输入匹配网络（即是57.6和174两个电阻组成的网路），同样条件下关掉输入信号，得到如下图7的频谱图，可见此时板子已经出现自激。可见，对于单级AGC电路（AD8367）来说，输入匹配网络很重要。 图7、去掉输入匹配网络，关闭输