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基于運(yùn)算放大器的PIN驅(qū)動(dòng)器電路

作者: 時(shí)間:2010-11-09 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  為正確端接脈沖發(fā)生器的輸入阻抗,使之為50 Ω,需要確定差分放大器電路的輸入阻抗。這可以利用公式5計(jì)算,得出RT = 51.55 Ω,與之最接近的標(biāo)準(zhǔn)1%電阻值為51.1 Ω。對(duì)于對(duì)稱的輸出擺幅,兩個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)的阻抗必須相同。這意味著,反相輸入阻抗必須將信號(hào)源的Thévenin阻抗和端接電阻納入增益設(shè)置電阻R2。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/187734.htm


  圖8中,R2約比R1大20 Ω,以補(bǔ)償源電阻RS與端接電阻RT的并聯(lián)組合所引入的額外電阻(25 Ω)。將R4設(shè)為1.02 kΩ(最接近1.025 kΩ的標(biāo)準(zhǔn)電阻值),以確保兩個(gè)電阻比相等,避免引入共模誤差。輸出電平轉(zhuǎn)換很容易利用AD8137的VOCM引腳來(lái)實(shí)現(xiàn),該引腳設(shè)置直流輸出共模電平。本例中,VOCM引腳接地,以提供關(guān)于地的對(duì)稱輸出擺幅。

  電阻R5和R6設(shè)置穩(wěn)態(tài)二極管電流,如公式6所示。


  電容C5和C6設(shè)置尖峰電流,該電流有助于注入和移除二極管中存儲(chǔ)的電荷??梢愿鶕?jù)特定二極管負(fù)載要求,調(diào)整這些電容的值,實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化。尖峰電流可以由公式7計(jì)算。

  ADA4858-3 — 內(nèi)置電荷泵的三通道

  許多應(yīng)用只提供一個(gè)電源,這常常令電路設(shè)計(jì)人員感到為難,尤其是當(dāng)需要在電路中提供低關(guān)斷電容時(shí)。這種情況下,硅或GaAs PIN二極管驅(qū)動(dòng)電路可以使用片上集成電荷泵的,而不需要外部負(fù)電源;其好處是可以顯著節(jié)省空間、功耗和預(yù)算。

  高速電流反饋型三通道放大器ADA4858-3就是這樣一種器件,它具有出色的特性,片上集成電荷泵,輸出擺幅可以達(dá)到地電壓以下–3 V至–1.8 V(具體取決于電源電壓和負(fù)載)。該器件十分魯棒,可以真正為其它電路提供最高50 mA的負(fù)電源電流。

  ADA4858-3為單電源系統(tǒng)中的互補(bǔ)PIN二極管微波開關(guān)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題提供了一種獨(dú)特的解決方案?;仡檲D4,從中可以看出:即使很少量的反向偏置也有助于降低二極管電容CT,具體取決于PIN二極管的類型。此類驅(qū)動(dòng)器對(duì)GaAs PIN二極管很有利,因?yàn)檫@種二極管通常不需要很大的負(fù)偏置就能使關(guān)斷電容(CT)保持較小的值(圖9)。

圖9. GaAs CT電容與電壓的關(guān)系

  圖10所示電路用ADA4858-3作為PIN二極管驅(qū)動(dòng)器。可以在輸入端增加一個(gè)緩沖門,使該電路兼容TTL或其它邏輯。對(duì)此電路的要求是將TTL 0V至3.5V輸入信號(hào)擺幅轉(zhuǎn)換為互補(bǔ)–1.5V至+3.5V擺幅,用于驅(qū)動(dòng)PIN二極管。

圖10. ADA4858-3用作PIN二極管驅(qū)動(dòng)器

  R1、R2、R3和U1C形成該電路的–1.5V基準(zhǔn)電壓,內(nèi)部負(fù)電壓CPO由片內(nèi)電荷泵產(chǎn)生。電容C3和C4是電荷泵工作所必需的。負(fù)基準(zhǔn)電壓隨后通過(guò)分壓器(R5和R9)與VTTL輸入以無(wú)源方式合并。所產(chǎn)生的電壓(VRD)出現(xiàn)在U1B的同相輸入端。U1B輸出電壓可以利用公式8計(jì)算。

  負(fù)基準(zhǔn)電壓也被饋送至放大器U1A,在其中與TTL輸入合并,所得輸出電壓V2可以利用公式10計(jì)算。

  這些放大器采用電流反饋架構(gòu),因此必需注意反饋電阻的選擇,反饋電阻對(duì)于放大器的穩(wěn)定性和頻率響應(yīng)有著重要作用。對(duì)于本應(yīng)用,反饋電阻設(shè)為294 Ω,這是數(shù)據(jù)手冊(cè)所推薦的值。輸出電壓V1和V2分別可以用公式8和公式10表示。輸出尖峰電流量可以利用公式3和電容C5、C6上的電壓確定。設(shè)置PIN二極管導(dǎo)通電阻的穩(wěn)態(tài)電流由R11與R12上的電壓差確定,并取決于PIN二極管曲線和系統(tǒng)要求。

  對(duì)于本應(yīng)用,RF開關(guān)負(fù)載為MASW210B-1硅PIN二極管單刀雙擲(SPDT)開關(guān),用于微波下變頻器的前端(圖11)。


圖11. 下變頻器功能框圖

  開關(guān)輸出波形和TTL輸入信號(hào)如圖12所示。請(qǐng)注意,上升沿和下降沿非常陡峭。由于開關(guān)的開關(guān)時(shí)間要求相對(duì)較慢(約為50 ns),因此本應(yīng)用沒(méi)有使用尖峰電容C5和C6。設(shè)置穩(wěn)態(tài)二極管電流的電阻R11和R12均為330 Ω。

圖12. 顯示RF開關(guān)速度的波形


圖13. 下變頻器的頻譜響應(yīng)

  圖13顯示了下變頻器前端的頻譜響應(yīng);開關(guān)SW1位于固定位置,以消除插入損耗。請(qǐng)注意,圖中不存在諧波或邊帶,充分表明沒(méi)有明顯的100 kHz開關(guān)偽像從ADA4858-3片內(nèi)電荷泵散出,這是在此類應(yīng)用中使用這些器件的重要考慮因素。

  結(jié)束語(yǔ)

  如以上三例所示,可以創(chuàng)造性地用作傳統(tǒng)放大器的替代方案,其性能與PIN二極管專用驅(qū)動(dòng)IC相當(dāng)。此外,運(yùn)算放大器可以提供增益調(diào)整和輸入控制功能,而且當(dāng)使用內(nèi)置電荷泵的運(yùn)算放大器時(shí),無(wú)需負(fù)電源,這就提高了PIN二極管的驅(qū)動(dòng)器和其它電路的設(shè)計(jì)靈活性。運(yùn)算放大器易于使用和配置,可以相對(duì)輕松地解決復(fù)雜問(wèn)題。


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