電流源DAC配合PIN二極管提供RF衰減及溫度補償

PIN二極管衰減器可采用串聯(lián)或并聯(lián)配置結構。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+R_PIN/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+Z0/2R_PIN)(單位dB)

系統控制器可通過(guò)調整二極管的電流改變衰減量。

有些系統可能需要進(jìn)行溫度補償(圖3)，簡(jiǎn)化電路中，數字電位器IC建立固定或可調偏置電平，熱敏電阻提供溫度輸入。這兩個(gè)輸入連接到運算放大器，產(chǎn)生的輸出通過(guò)一個(gè)電阻驅動(dòng)PIN二極管。

上述電路的實(shí)現并非電路圖那么簡(jiǎn)單。熱敏電阻的響應必須和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(xiàn)性。還可以采用電壓輸出DAC替代熱敏電阻和數字電位器，對電路進(jìn)行數字補償，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)衰減器和一對由DAC輸出驅動(dòng)的匹配PIN二極管。環(huán)境溫度通過(guò)連接到主機微控制器的模擬或數字傳感器進(jìn)行測量，其中主機微控制器通過(guò)查找表(LUT)或算法進(jìn)行溫度補償。期望的衰減通過(guò)LUT或算法對DAC進(jìn)行設置，從而給出了所需的PIN電流。PIN二極管的電流僅通過(guò)DAC設置，與二極管的正向電壓以及線(xiàn)路中的其它任何直流阻抗無(wú)關(guān)。

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(guò)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定。電流輸出相對電壓輸出有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，如果壓降在DAC輸出電壓范圍以?xún)?，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(gè)IC均帶有+1.25V的帶隙基準以及一個(gè)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(guò)引腳選擇。SPI模式下，器件可以連接成菊鏈方式，從而節省處理器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的外部電阻確定可編程輸出電流的最大值。