PIN二極管驅(qū)動器及運算放大器應(yīng)用

　　AD8137—差分放大器

　　差分放大器(本例所用的AD8137)可以低成本提供出色的高速開關(guān)性能，并使設(shè)計人員能夠十分靈活地驅(qū)動各種類型的RF負載。有各種各樣的差分放大器可供使用，包括速度更快、性能更高的一些器件。

　　高速差分放大器AD8137通常用于驅(qū)動ADC，但也可以用作低成本、低功耗PIN二極管驅(qū)動器。其典型開關(guān)時間為7 ns至11 ns，其中包括驅(qū)動器和RF負載的傳播延遲。它提供互補輸出，功能多樣，可以替代昂貴的傳統(tǒng)驅(qū)動器。

　　圖8所示電路將單端TTL輸入(0 V至3.5 V)轉(zhuǎn)換為互補±3.5V信號，同時可使傳播延遲最小。TTL信號放大4倍，在AD8137輸出端產(chǎn)生所需的±3.5V擺幅。TTL信號的中點(或共模電壓)為1.75 V;必須將同樣的電壓施加于R2,作為參考電壓VREF，以免在放大器輸出端引入共模失調(diào)誤差。最好從一個低源阻抗驅(qū)動此點;任何串聯(lián)阻抗都會增加到R1上，從而影響放大器增益。

　　圖8. PIN二極管驅(qū)動器原理圖

　　輸出電壓增益可由公式4計算：

　　(4)

　　為正確端接脈沖發(fā)生器的輸入阻抗，使之為50 ，需要確定差分放大器電路的輸入阻抗。這可以利用公式5計算，得出RT = 51.55 ，與之最接近的標(biāo)準1%電阻值為51.1 。對于對稱的輸出擺幅，兩個輸入網(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源的Thévenin阻抗和端接電阻納入增益設(shè)置電阻R2。有關(guān)詳情，請參閱應(yīng)用筆記AN-1026。

　　(5)

　　圖8中，R2約比R1大20 ，以補償源電阻RS與端接電阻RT的并聯(lián)組合所引入的額外電阻(25 )。將R4設(shè)為1.02 k(最接近1.025 k的標(biāo)準電阻值)，以確保兩個電阻比相等，避免引入共模誤差。

　　輸出電平轉(zhuǎn)換很容易利用AD8137的VOCM引腳來實現(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)于地的對稱輸出擺幅。

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

　　(6)

　　電容C5和C6設(shè)置尖峰電流，該電流有助于注入和移除PIN二極管中存儲的電荷。可以根據(jù)特定二極管負載要求，調(diào)整這些電容的值，實現(xiàn)性能優(yōu)化。尖峰電流可以由公式7計算。

　　(7)

　　ADA4858-3—內(nèi)置電荷泵的三通道運算放大器

　　許多應(yīng)用只提供一個電源，這常常令電路設(shè)計人員感到為難，尤其是當(dāng)需要在PIN電路中提供低關(guān)斷電容時。這種情況下，硅或GaAs PIN二極管驅(qū)動電路可以使用片上集成電荷泵的運算放大器，而不需要外部負電源;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，輸出擺幅可以達到地電壓以下–3 V至–1.8 V(具體取決于電源電壓和負載)。該器件十分魯棒，可以真正為其它電路提供最高50 mA的負電源電流。

　　ADA4858-3為單電源系統(tǒng)中的互補PIN二極管微波開關(guān)驅(qū)動問題提供了一種獨特的解決方案。回顧圖4，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)動器對GaAs PIN二極管很有利，因為這種二極管通常不需要很大的負偏置就能使關(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