PIN二極管通常作為T(mén)V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(guò)結(jié)電流增加而減小(圖1),。
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1. 典型PIN二極管電阻與正向電流的關(guān)系
圖2. RF信號(hào)通過(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)查找表(LUT)或算法進(jìn)行溫度補(bǔ)償,。期望的衰減通過(guò)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(guò)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(wú)關(guān)。
RF衰減器受電流輸出DAC (MAX5548或MAX5550)驅(qū)動(dòng),,通過(guò)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。" src="http://files.chinaaet.com/images/20100812/77e5ad1b-a85f-4201-8c47-8b9823a114b9.jpg" />
圖4. RF衰減器受電流輸出DAC (MAX5548或MAX5550)驅(qū)動(dòng),,通過(guò)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(guò)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。 附錄—DAC范例MAX5548/MAX5550是一款內(nèi)置電流源輸出的雙通道8/10位DAC,,電壓范圍可達(dá)4V,,輸出電流可達(dá)30mA。兩路輸出均可源出高達(dá)30mA的電流,,并且可以并聯(lián)用于高達(dá)60mA的大電流電路,。該系列器件可工作在+2.7V至+5.25V的單電源電壓下,正常工作模式下每DAC通常消耗1.5mA的電源電流,,而在關(guān)斷模式下則低于1µA,。關(guān)斷模式下,輸出漏電流最大僅為±1µA,。
為了保證高精度和低噪聲性能,,每個(gè)IC均帶有+1.25V的帶隙基準(zhǔn)以及一個(gè)控制放大器,。還可以選擇連接外部基準(zhǔn)(REFIN),以提高增益精度,。器件兼容I²C以及SPI串行接口,,可通過(guò)引腳選擇。SPI模式下,,器件可以連接成菊鏈方式,,從而節(jié)省處理器I/O引腳;而對(duì)于I²C接口,,則提供四路引腳可選擇的地址,。軟件以及各路輸出所對(duì)應(yīng)的外部電阻確定可編程輸出電流的最大值。