AD8307型对数放大器及其应用

配网络是在输入端放置一电感器，以消除感应电动势。某些情况下，直流耦合使用AD8307，要求把升高的共模输入电平提供给对数放大器，这时应使用低噪声、低失调的缓冲放大器。使用±3 V的双电源，电路就可检测到0 V输入信号。
1．3 偏置接口
图4为AD8307偏置接口电路，输入直流偏置通过引脚3调零，VQ1和VQ2是第l级输入晶体管，接相应的负载电阻(125 Ω)。VQ3和VQ4产生一小电流，该电流引起信号直流偏置。当引脚OFS电压约1．5 V，两电流相等，通常是16 μA。当引脚OFS接地，VQ4截止并且使流经VQ3的电流产生2 mV的偏置电压，因第1级的增益系数是5。这相当于一个400 μV的输入偏置(INP到INM)。当引脚OFS接高电平时，输入偏置恰好相反，为-400μV。在使用直流耦合时，把输入降至极低，必需将该自动回路禁止，而剩余输入偏置采用手动调节进行消除。

正常工作时，使用交流耦合的输入信号，引脚OFS应保持开路，任何剩余的输入偏置电压都由反馈回路自动凋零。器件禁止时gm单元关断，任何输出偏置(级联放大器的末端检测)都转换成电流，这个电流给片上电容CHP和GOFS外接电容充电。于是产生误差电压，该电压反馈到输入级，使输出偏置降到零。从小信号来说，该反馈改变放大器的响应，在交流转换功能上等效为零，闭环高通转折频率约700 kHz。
偏置反馈限制在±400μV范嗣内，大于该范围的信号取代偏置控制回路，其回路仅影响非常小的信号。一只外接电容器使高通转折频率降至任意低，采用一只1μF的电容器可使转折频率低于10 Hz。
1．4 输出接口
9个检波器输出差分形式的电流，其平均值等于信号输入电平加上2倍的输入信号频率波动，该电流为图5中的LGP和LGM节点之和。这些电流在节点处相加，通过微弱增高零输入时的输出定位对数转折点，并提供温度补偿。由于AD8307不是激光修正的，因此对数斜率和对数转折点都存在可调节的小误差。

在无信号输入时，所有检波器输出电流均相等。而对于有极性输入信号，其差分值由输出接口电路转换成单极性电流，并由引脚OUT输出。片上12．5 kΩ的电阻R1将此电流转换成25 mV／dB的电压。C1和C2与R1形成低通滤波器，转折频率约5 MHz。该低通滤波器在射频应用中起到平滑滤波作用。在10．7 MHz的2倍频纹波是12．5 mV(相当于±0．5 dB振幅)，在50 MHz时仅0．5 mV(±0．02 dB)。在引脚0UT对地接
一只滤波电容CFLT降低转折频率，采用1μF电容器，则纹波小于±O．5 dB，输入频率降至100 Hz。而在低频应用时COFS的容值应与CFLT相等。
由于提高输出响应速度的同时会导致纹波增加，因此在引脚OUT到地之间并联一只负载电阻，以提高低通转折频率，同时改变对数斜率，50 MHz输入信号的纹波振幅保持在0．5 mV，则等效于±O．07 dB。如果无负电源，则引脚OUT应直接连接至外部运算放大器的相加点，该运算放大器则为反相的阻抗变换级。

2 AD8307的应用设计
AD8307具有非常高的增益和从DC到l GHz的带宽，此频率下增益仍超过60 dB。因此AD8307对于该宽范围内的信号都非常敏感，这些信号可能进入输入端。重要的是，这些信号难以与有用信号区分开，而且将提高噪声基线。
2．1 超声电路接收设计
AD8307可在超声波测量电路中用于检测回波信号，利用AD8307的大动态范围可检测56μV的微弱信号和2．2 V的大信号。如图6所示，采用单端输入，包括对数零点和斜率调节电路，将对数零点设在-84 dBm，设定斜率约20 mV／dB。

对数放大器后加一级缓冲(AD8031)，可使接收模块输出低阻抗，提高抗干扰能力，并通过这一级的电压增益将对数斜率恢复至25 mV／dB。设计的对数放大器信号输入范围为-72～+10dBm，相应的对数输出电压为0．3-2．35 V，对数动态范围82 dB。
采用信号发生器(正弦波频率固定，50 Ω功率输出)串联一精密步进衰减器作为信号源，使用数字万用表或示波器测量电压，用-64 dBm信号调零点(Rw1)，使对数输出电压为500nV；采用OdBm信号调斜率(Rw2)，使得对数输出电压为2 100 mV，如此反复多次即可调整完毕。调整后还可用于-72～+10 dBm范围内其他电平的信号检验对数一致性精度。
2．2 抗干扰设计
在设计电路板时应采取有效屏蔽措施，防止干扰。使用一接地覆铜面，使得各处引脚COM对地具有相对低的阻抗，引脚VPS和信号输出地有耦合电容。但是接地也不是等电位的，两输入端不应直接交流耦合到接地，而应与接地保持隔离，返回至信号源地端连接。这就需把输入连接器的地端隔离，采用一只小的电阻接地。将该电路封装在屏蔽罩中。所有引线(地线和输出信号线除外)均通过穿心电容引出，穿心电容的外极接地可以提高屏蔽效果。