EO_487

ANALOG/MIXED SIGNAL OP-AMP 27 - ELETTRONICA OGGI 487 - GIUGNO-LUGLIO 2020 del guadagno è impostata a 20 mV/dB, corrispondente alla pendenza della funzione di trasferimento (SLOPE) e la tensione di controllo V GAIN va da 50 mV corrispon- dente un guadagno di –2,5 dB, a 950 mV per un gua- dagno massimo di 42,5 dB. La tipologia di controllo del guadagno può essere selezionata anche in modalità inversa, ovvero, il massimo guadagno di 42,5 dB si ha per V GAIN = 50 mV, e il minimo guadagno per V GAIN = 950 mV. La modalità inversa viene scelta nelle applica- zioni AGC che prevedono l’impiego di un detector con tensione di controllo fissa, come nel caso dell’AD8367 che integra un detector square-law (Fig. 2) che fissa a 354 mV la tensione di controllo di guadagno del VGA in configurazione AGC standalone; in questo esempio di progetto viene scelta la modalità diretta. Una utile caratteristica dell’architettura X-AMP del VGA è la precisa relazione logaritmica con il livello del segnale d’ingresso che si ottiene quando l’AGC è in equilibrio. Ciò significa che la tensione di controllo può essere anche utilizzata come eccellente RSSI (Re- ceived Signal Strength Indicator) per rilevare l’intensi- tà del segnale ricevuto (Fig. 4). Range dinamico dell’AGC La funzione dell’AGC è quella di reagire alle variazioni del livello di potenza d’ingresso al fine di stabilizzare il livello di tensione in uscita. Le variazioni del segna- le d’ingresso possono essere relativamente lente, ma anche brusche, come nel caso di segnali impulsivi. Per soddisfare la piena funzionalità dell’AGC alle va- rie velocità di variazione del segnale di ingresso, sem- brerebbe che basti impostare un’elevata larghezza di banda. Ma, un’eccessiva larghezza di banda nel loop dell’AGC può indurre l’AGC a reagire tentando di sta- bilizzare anche le normali variazioni dell’inviluppo del segnale modulato. Questo errato comportamento può causare la generazione di frequenze spurie all’interno dello spettro delle frequenze operative e un’indeside- rata modulazione del guadagno, quindi del livello di uscita dell’AGC. Nella progettazione di un AGC è molto importante considerare la specifica del tempo di ri- sposta dell’AGC. Il progettista deve spesso ricorrere a compromessi, ossia, non far reagire l’AGC a indesi- derate fluttuazioni del segnale d’ingresso, pur rispon- dendo normalmente a segnali modulati applicati in in- gresso. Inoltre, ampie o brusche variazioni di livello in ingresso possono condurre l’AGC a continui aggiusta- menti del tempo di risposta per recuperare le eccessi- ve variazioni d’ingresso. Poiché questo comportamen- to può essere influenzato anche dal tipo di detector impiegato, è opportuna un’attenta valutazione nella scelta di questo elemento nella definizione dell’archi- tettura dell’AGC. In sostanza, se l’AGC risponde troppo rapidamente a quanto viene applicato al suo ingresso, perché è stata progettata una eccessiva larghezza di banda del Loop, si genera una modulazione del guada- gno, ovvero, un fenomeno noto come “gain pumping”, ben distinto dal normale comportamento di variazione del guadagno per la stabilizzazione del livello di uscita a fronte di variazioni di livello del segnale in ingresso. In condizioni di normale funzionamento dell’AGC, il va- lore tollerato dell’errore generato dal “gain pumping” dovrebbe essere di frazioni di db. La figura 5 riporta l’andamento del guadagno nel tempo durante il fun- zionamento dell’AGC sottoposto al “gain pumping” per l’eccessiva larghezza di banda del loop. Si noti l’eleva- ta variazione di circa 1,5 dB p-p del guadagno. Un altro importante effetto negativo che può verifi- carsi avviene quando all’AGC viene applicato un se- gnale di livello prossimo allo zero. In questa situazione l’amplificatore d’errore è forzato a controllare con- tinuamente il VGA per aumentare il guadagno incre- mentando sempre di più la sua tensione di uscita fino alla saturazione. Un significativo aumento del segnale durante questa situazione comporta che, a causa della costante di tempo dell’integratore, trascorra un certo tempo prima che la tensione di uscita dell’amplificato- re d’errore torni dalla tensione di saturazione di circa 5 V al valore della tensione di controllo del VGA di 1 V (corrispondente al massimo guadagno), da cui suc- cessivamente iniziare la riduzione di guadagno. Nel loop AGC si genera così un ritardo chiamato “overlo- ad delay” che viene ridotto inserendo un attenuatore 4,3:1 fra l’uscita dell’operazionale e l’ingresso del VGA, realizzato con un partitore resistivo. In questo modo, il massimo valore della tensione di uscita dell’operazio- nale si riduce a circa 1 V. RMS Detector AD8361 Un caratteristico e vantaggioso aspetto dell’AGC è che il detector non deve avere un grande range dinamico d’ingresso in quanto, essendo posto a valle del VGA, Fig. 5 – Misura delle variazioni di guadagno in un AGC con eccessiva larghezza di banda