- 探究電流源DAC配合PIN二極管
- 提供RF衰減及溫度補(bǔ)償
- 根據(jù)主機(jī)處理器的校準(zhǔn)信號(hào)
PIN二極管通常作為TV調(diào)諧器中的RF信號(hào)以及固定通信設(shè)備中寬帶RF的可變衰減器。這類二極管可以作為分立器件安裝在電路板上，或集成到混合GaAs模塊。在高頻段，PIN二極管的正向電阻隨著流過結(jié)電流增加而減小(圖1)。
圖1. 典型PIN二極管電阻與正向電流的關(guān)系
PIN二極管衰減器可采用串聯(lián)或并聯(lián)配置結(jié)構(gòu)。串聯(lián)衰減器(圖2a)通常需要二極管的電流為10mA至20mA。其衰減量為：
20log(1 + RPIN / 2Z0)(單位dB)
對(duì)于并聯(lián)衰減器(圖2b)，要求的偏置電流通常為2mA至3mA。并聯(lián)衰減器的衰減量為：
20log(1 + Z0 / 2RPIN)(單位dB)
圖2. RF信號(hào)通過串聯(lián)(a)或并聯(lián)(b)配置的PIN二極管衰減
系統(tǒng)控制器可通過調(diào)整二極管的電流改變衰減量。
有些系統(tǒng)可能需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償(圖3)，簡(jiǎn)化電路中，數(shù)字電位器IC建立固定或可調(diào)偏置電平，熱敏電阻提供溫度輸入。這兩個(gè)輸入連接到運(yùn)算放大器，產(chǎn)生的輸出通過一個(gè)電阻驅(qū)動(dòng)PIN二極管。
圖3. PIN二極管簡(jiǎn)化偏置電路
上述電路的實(shí)現(xiàn)并非電路圖那么簡(jiǎn)單。熱敏電阻的響應(yīng)必須和PIN二極管匹配，同時(shí)偏置電流的變化將改變PIN二極管的正向直流電壓，進(jìn)而引起偏置電流的非線性。還可以采用電壓輸出DAC替代熱敏電阻和數(shù)字電位器，對(duì)電路進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償，但這一方法無法消除二極管正向電壓的影響。更理想的辦法是采用電流源DAC (理想方案參考附錄)。
圖4電路還包括正交匹配并聯(lián)衰減器和一對(duì)由DAC輸出驅(qū)動(dòng)的匹配PIN二極管。環(huán)境溫度通過連接到主機(jī)微控制器的模擬或數(shù)字傳感器進(jìn)行測(cè)量，其中主機(jī)微控制器通過查找表(LUT)或算法進(jìn)行溫度補(bǔ)償。期望的衰減通過LUT或算法對(duì)DAC進(jìn)行設(shè)置，從而給出了所需的PIN電流。PIN二極管的電流僅通過DAC設(shè)置，與二極管的正向電壓以及線路中的其它任何直流阻抗無關(guān)。
圖4. RF衰減器受電流輸出DAC (MAX5548或MAX5550)驅(qū)動(dòng)，
通過根據(jù)主機(jī)處理器的校準(zhǔn)信號(hào)調(diào)整輸出電流，從而進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
輸出濾波器
對(duì)于帶有RF隔離電感和電容(用于消除不需要的直流成分)的電路，在超過100nH的串聯(lián)電感以及10nF的對(duì)地電容的情況下，輸出仍然能夠保持穩(wěn)定。電流輸出相對(duì)電壓輸出有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，如果壓降在DAC輸出電壓范圍以內(nèi)，則濾波器所引入的串聯(lián)電阻不會(huì)影響到精度。
