基4-FPGA的大動(dòng)態(tài)范圍數(shù)字AGC的實(shí)現(xiàn)

1 引言
在數(shù)字中頻接收機(jī)中，把A／D轉(zhuǎn)換提前到中頻部分，為保證A／D轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)范圍和系統(tǒng)帶寬，要求低噪聲放大器和自動(dòng)增益控制AGC(Automatic Gain Control)電路能夠提供大動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)增益控制。AGC系統(tǒng)由可變?cè)鲆娣糯笃骱头答伝芈方M成。反饋回路從可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵鲋刑崛》茸詣?dòng)調(diào)節(jié)可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆?，?dāng)輸入可變?cè)鲆娣糯笃鞯男盘?hào)幅度增大時(shí)，反饋回路控制其增益按一定關(guān)系減??；減小時(shí)，其增益則按一定關(guān)系增大。這樣無論輸入信號(hào)的強(qiáng)弱，經(jīng)AGC放大后都能得到電平基本恒定的輸出信號(hào)，從而保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。數(shù)字AGC的反饋部分由數(shù)字處理實(shí)現(xiàn)，與模擬AGC相比，降低調(diào)試難度而且增強(qiáng)了穩(wěn)定性、收斂性和精確性。

2 數(shù)字AGC的原理與設(shè)計(jì)
采用ADI公司的可變?cè)鲆娣糯笃?、?shù)字可控增益放大器和FPGA實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)增益控制，這兩個(gè)增益放大器均采用ADI公司的先進(jìn)工藝技術(shù)，且能提供精確的線性放大，受溫度影響很小。
圖1為數(shù)字AGC系統(tǒng)原理框圖，包括可變?cè)鲆娣糯笃鰽D603、數(shù)字可控增益放大器AD8320、A／D轉(zhuǎn)換器AD9220、D／A轉(zhuǎn)換器AD7801，而FPGA用于實(shí)現(xiàn)串行轉(zhuǎn)并行以及根據(jù)AD9220的ORT指示引腳進(jìn)行大動(dòng)態(tài)范圍的自動(dòng)增益控制。

圖1中，AD603是電壓可控增益放大器，增益由GPOS和GNEG引腳電壓差確定。當(dāng)GNEG=0.5V，GPOS在0～1 V變化時(shí)，AD603增益為-lO～30 dB，增益線性變化率為25 mV／dB。AD7801是8 bit D／A轉(zhuǎn)換器，其8 bit控制寄存器由FPGA控制CS和WR信號(hào)寫入，為AD603的GPOS端口提供增益控制電壓，輸出電壓為0～2．5 V。通過電阻網(wǎng)絡(luò)后輸出電壓變?yōu)?～1 V，實(shí)現(xiàn)AD603的增益可控。AD8320是數(shù)字可控增益放大器，具有一個(gè)8 bit串行輸入控制端口，可實(shí)現(xiàn)256個(gè)可編程增益設(shè)置，增益與8 bit串行控制字Code的關(guān)系為：
Gain(dB)=20log10(0．077×Code+0．316) (1)
式中，Code的范圍為0～255。