VCA821 AGC/VCA原理图PCB设计经验分享

【前言】

hello 大家晚上好，钛叔刚刚听了个笑话，给大伙讲讲 :

老婆洗衣服，突然转头大声对老公讲“老公，我家儿子是不是性取向有问题？”

“咋啦，亲爱的”

“我发现他内裤有屎！”

“内裤有点屎不是挺正常的嘛”

“是前面有屎！”

前两天钛叔给大家讲了一款可变增益放大器— VCA810，今天给大伙再讲讲另外一款 VCA821，它和 VCA810有哪些区别呢？ 首先我们来看看它的基本参数：

1、710M的小信号带宽(G = +2 V/V)，320MHz, 4 VPP带宽(G = + 10v /V)；——通过下图可以看出，这个参数比VCA810高一个量级，因此VCA821更适合作高频宽带信号放大。

2、0.1 db增益平坦度到135 MHz（VCA810的带宽很窄，所以找个参数没必要对比）

3、2500V/us压摆率——VCA810的压摆率为350V/us

4、>40dB增益调节范围——VCA810可调节的增益范围-40dB ~ +40dB，VCA810的低频增益调节范围相对广一些，不过VCA821在VCA810的频段范围也可以做到接近70dB的增益，随着频率的增加，增益会下降。

5、输出电流达90mA——VCA810输出为60mA

6、输入噪声6.0 nV/√Hz——VCA810为 2.4nV/√Hz

从以上的基本参数可以看出，VCA821在带宽和带负载能力强于VCA810，VCA821输出为电流反馈放大器，高输出电流，高压摆率，当然带来的代价就是相对较高的静态电流（34mA）。从下面的框图我们也可以了解到VCA821内部结构与VCA810较为相似，由两个输入缓冲器和一个乘法器内核集成经电流反馈运放输出，接下来我们还是看看具体设计


【硬件电路设计】

钛叔基于VCA821同样设计了VCA和AGC两部分，其设计注意事项和VCA810类似，当然也有差异。VCA821有SO-14和MSOP-10两种封装，主要区别在于是SO-14具有外部的Vref引脚（第9引脚），需要下拉到地，而MSOP-10芯片内部已经做了该处理。

【VCA】

以下是VCA821的VCA设计原理图和PCB

1、如下图所示，输入端可采用差分输入或者单端输入，大家可根据自己需求来设计；输入阻抗建议匹配50Ω，钛叔这里采用了一个0.1uF电容作为耦合电容，大家可以根据实际频率调整电容容值；另外，该模块具备直流放大能力，如果需要此功能，将耦合电容去掉更换为0Ω电阻即可。

2、VCA821模块最大增益通过G=2*R15/R2来决定，通过2管脚上0-2V可实现-20dB~ +20dB的增益调节范围，可放大可衰减，控制电压为+2V时，增益为20dB，电压为0V时候-20dB。因此该部分无需像VCA810反相得负电压，直接通过电位器或者DAC即可控制，通过排针可切换两种模式。

3、关于Vref, 手册上有提到9管脚的VREF接20Ω电阻到地 以避免使输出信号振荡，实际调试过程中发现该引脚直接接地也不会影响性能，因此这里大家可以如图接20Ω电阻到地，也可选择直接接地哈。

4、PCB布局布线，VCA的布局布线较为简单，以下是钛叔的布局布线图，大家可以参考参考。

【AGC】

以下是VCA821的AGC设计原理图和PCB

1、输入端同样可采用差分或者单端输入，如果采用单端输入即将C6和P2给NC掉；VCA821之后增加OPA695作为后级放大，总得放大倍数为 G(vca821) * G(opa695)，如下图总的放大倍数在100倍（40dB）左右。之后再经OPA820积分器送入VCA821的VG管脚形成闭环。

2、OPA820的同相端作为基准电压Vref，可通过外部电位器手动控制，也可以通过DAC数字程控。另外，对于VCA821 AGC电路的设计建议在几个关键位置加上测试点，以方便后期调试。

3、VCA和AGC的电源部分均如下图所示，双电源供电，建议±5V，增加二极管防反接。

4、布局布线设计，对于AGC的PCB设计，钛叔一如既往强调两点，一方面要注意减小环路的面积，信号线尽量走短，第二方面注意该部分的地一定要尽可能完整，对地过孔要充足。

以下是源文件，仅供参考：

链接：http://www.jh-tec.cn/archives/4990