VGA最大增益对接收机噪声系数的影响（高TGC增益时）

在高TGC增益时，需要对接收机进行优化以提高小信号灵敏度，此时VGA的总输出参考噪声以及ADC的噪声应远远小于ADC输入端放大后的传感器噪底。图3为简化的超声接收机框图，图中显示了ADC之前的接收机增益对噪声系数指标的影响，该接收机系统中采用增益为19dB的MAX2034四通道LNA、最大增益为29.5dB的MAX2037 VGA以及八通道12位ADC MAX1437，同时还假设抗混叠滤波器具有6dB的通带衰减，假设传感器的阻抗为200Ω，所产生的热噪声底为，或1.8nV图4，假设LNA的Zin为200Ω，则LNA输入端的热噪声底约为该值的一半（0.9nV/），在典型的LNA、VGA和ADC噪声指标下，本例中整个接收机系统的噪声系数大约为2.3dB。MAX1437的噪底为31.7nV/，当TGC增益最大时，ADC之前的系统（包括抗混叠滤波器）增益为42.5dB。此时，ADC相对于接收器输入的噪声只有0.237nV/，在总共2.3dB的接收机噪声系数中，ADC仅占0.18dB。

VGA的最大增益较低或ADC的噪底较高时会出现什么情况？图4给出了VGA增益对图3所示典型超声接收机的小信号噪声系数的影响，假设接收机系统采用增益为19dB的低噪声超声LNA和衰减为6dB的抗混叠滤波器，我们分别给出了采用两种不同噪底的ADC时所对应的噪声系数曲线图，图中上面一条曲线对应于MAX1437，MAX1473的最大输入电压为1.4Vp-p、SNR为70dB、噪底约为31.7nV/；下面一条曲线对应于2Vp-p输入，SNR为70dB的ADC，该ADC的噪底约为45.2nV/。该图清楚的表示了接收机噪声系数对这两种不同的ADC的影响，同时还显示了MAX2037高达29.5dB的最大增益对接收机噪声系数的改善。

VGA的最大增益较低时，会使TGC增益最大时的接收机总体噪声系数增大，同时还会降低小信号多普勒检测灵敏度。合理选择低噪底的ADC，例如MX1437，以及最大增益较高的VGA，如MAX2037，可明显改善噪声系数。

结语

关注VGA输出参考噪声，最大VGA增益、抗混叠滤波器衰减以及ADC噪声对接收机动态范围和噪声系数的影响十分必要，有助于优化超声接收机的灵敏度。利用MAX2037 VGA优化并合理平衡输出参考噪声和最大增益，使其满足12位ADC（例如MAX1437）的性能要求，从而得到最佳的超声接收机指标。