PIN二極管通常作為TV調(diào)諧器中的RF信號以及固定通信設(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)。
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)可能需要進行溫度補償(圖3),簡化電路中,,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,。這兩個輸入連接到運算放大器,產(chǎn)生的輸出通過一個電阻驅(qū)動PIN二極管,。
圖3. PIN二極管簡化偏置電路
上述電路的實現(xiàn)并非電路圖那么簡單。熱敏電阻的響應(yīng)必須和PIN二極管匹配,,同時偏置電流的變化將改變PIN二極管的正向直流電壓,,進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,,對電路進行數(shù)字補償,,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)衰減器和一對由DAC輸出驅(qū)動的匹配PIN二極管,。環(huán)境溫度通過連接到主機微控制器的模擬或數(shù)字傳感器進行測量,其中主機微控制器通過查找表(LUT)或算法進行溫度補償,。期望的衰減通過LUT或算法對DAC進行設(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),。
RF衰減器受電流輸出DAC (MAX5548或MAX5550)驅(qū)動,通過根據(jù)主機處理器的校準信號調(diào)整輸出電流,,從而進行溫度補償,。" 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,通過根據(jù)主機處理器的校準信號調(diào)整輸出電流,,從而進行溫度補償,。 輸出濾波器對于帶有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的對地電容的情況下,,輸出仍然能夠保持穩(wěn)定,。電流輸出相對電壓輸出有一個優(yōu)點在于,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4V,,輸出電流可達30mA,。兩路輸出均可源出高達30mA的電流,并且可以并聯(lián)用于高達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IC均帶有+1.25V的帶隙基準以及一個控制放大器,。還可以選擇連接外部基準(REFIN),,以提高增益精度。器件兼容I²C以及SPI串行接口,,可通過引腳選擇,。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應(yīng)的外部電阻確定可編程輸出電流的最大值,。