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电子基础
0 引言
信号采集系统中, 信号变化的幅度若
超出放大器的线性输入范围，则易引起输出信号失真，从而导致系统失效。这种现象往往出现在采用固定增益的放大电路中。若系统采用可变增益的程控放 大器，则一旦输入信号过高或过低，则可通过微控制器对放大电路的增益进行调整，使系统具有自适应特性。正确选 用程控增益放大器并设计相应的控制电路成为此类系统设
计的关键。在常用的程控放大器中，ADI 公司的AD603芯片以其性能优良、易于使用、低噪声和宽带的特点得到广泛使用。正确应用MUL TISIM 10软件对其电路设计进行仿真 并测试成为成功使用该芯片的重要方法，能加速系统设计进程，评估系统设计的指标。1 AD603简介及基本工作原理
■1.1 简介与引脚排列
AD603是美国ADI 公司的产品，是一款具有90MHz 带
宽，增益可调，且噪声很低等特点的集成运放，增益的分贝数与控制电压呈线性关系，可以电路设置将增益自动调整到
适当范围内。表1为AD603引脚功能，排列如图1所示。
图1 AD603的引脚排列表1 AD603引脚功能表
序号助记符功能描述
1GPOS 增益控制高电压输入端（正电压增加增益）2GNEG 增益控制低电压输入端（负电压增加增益）3VINP 信号输入端4COMM 运放公共端5
FDBK
反馈网络连接端
6VNEG 负电源输入端7VOUT 运放输出端8
VPOS 正电源输入端
AD603可编程的增益范围由管脚间的连接方式决定。
带宽为90MHz 的增益在-11～+30d，9MHz 带宽的增益在+9～+41dB，改变管脚间的连接电阻，就可以使增益得到确定。
■1.2 基本工作原理
如图2所示，AD603的内部工作电路由3部分组成。
第一部分是线性增益控制部分，增益与电压的关系为40dB/V；第二部分是由R-2R 梯形网络组成，增
益范围是0～－42.14dB。第三部分是精密无源输入衰减器和固定增益为31.07～51.07dB 的放大器。GPOS（1脚）与VNEG（6脚）
间的电压和VOUT（7脚）与FDBK（5脚）引脚间的连接方式可以用来控制增益。
2 使用Multisim10对AD603芯片仿真
本文所用软件为软件为Multisim10版本。
VOUT （7脚）和FDBK （5脚） 两管脚的连接方式的不同，
放大器的增益范围就可以改变。AD603 的3 种典型工作方式可以通过改变这两个引脚的连接方式得到。
方式1：FDBK 和VOUT 短接
由GPOS（1脚）和GNEG（6脚）两端电压差VG 控
制AD603的增益。VG=0，衰减器的衰减为21.07dB，与固定增益31.07相加得到10dB 增益 (－21.07+31.07)。
基于Multisim10和AD603的程控增益放大器仿真研究
裘昌利，金美善，张晖
（空军航空大学航空基础学院基础部，吉林长春，130022）
摘要：本文在分析程控增益放大器AD603器件的性能中使用了MUL TISIM 10电路仿真软件，给出了该器件的仿真电路、参数设置和步骤、结论，对于应用电路仿真软件进行程控增益放大器仿真研究提供了参考。关键词：程控增益放大器；MUL TISIM；仿真
图2 AD603简化结构框图
3 VG=0.5V，VOUT和FDBK 直接连接
图4 10kHz正弦波输入信号的设置
图5 对应于图4输入信号的输入、输出波形对比（图
中幅值大的为输出信号，小的为输入信号）
图6 100MHz的正弦波输入信号设置
图7 对应于图6输入信号的输入、输出波形对比（图中幅值大的为输出信号，小的为输入信号）
方式2：VOUT和FDBK之间用阻容网络连接
在VOUT（7脚）和FDBKFDBK（5脚）之间外接一个REXT。当REXT=2.15kΩ时，增益为－1～41dB。此时增益公式为Gain=40×Vg+20。采用图8中电路进行仿真，设为500mV。输入为频率为100kHz，幅度为10mVp 的正弦波。
图8 VOUT和FDBK之间用阻容网络连接
图9 图8电路的仿真结果
仿真结果，A U大约为45.4dB。接近增益公式的结果。此时仿真模拟的带宽大约为30MHz。
3 结论与电路设计要点
以上采用Multisim10软件对可变增益放大器的性能进行了仿真研究，探讨了电路的构成、增益的计算和仿真分析方法，对于应用Multisim10软件进行复杂集成电路的仿真
（下转第78页）
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应用Multisim软件对对由集成运算放大器构成的RC 正弦波振荡电路、波形变换电路进行仿真验证，通过设置和改变元器件参数、观测电路波形，可以进一步了解并掌握振荡电路的工作原理、波形变换电路的工作原理以及如何实现频率是连续可调的。实践证明，利用Multisim软件进行辅助教学，可以让学生直观地理解和领会课本中抽象的内容，提高学习的兴趣和积极性，从而有效地提高课堂理论教学的教学质量并达到改善教学效果的目的。
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15 输出频率可调的RC正弦波振荡电路图16 输出正弦波
分析提供了借鉴和参考。在实际的电路设计和实现中，仿真分析方法可以为加速项目的进行提供重要参考，提高了电路分析和设计的效率。但也应注意以下应用要点：
①PCB设计时应增大地平面面积或单独布置地平面，以减小噪声干扰，提高稳定性。
②供电电压最大不得超过±7. 5V。
③在±5V供电条件下, 加在输入端VINP的额定电压有效值应为1V, 峰值为1.4V。
④电压控制端所加的电压必须稳定, 噪声要小，否则会增加放大信号的噪声。
⑤信号地必须直接连在放大器的4脚, 否则会引起放大器精度的降低。参考文献
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