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AD834用于直流至500MHz应用

时间:04-27 来源:互联网 点击:

正电源的负载电阻,但这些电阻不会将(两个)差分输出转换为单端电压。

为了让AD834正常工作,必须将输出引脚(4和5)拉至V+以上,以避免Q7至Q10发生饱和。为了免去独立电源的麻烦,此处包含的几个电路使用与AD834正电源引脚(6)串联的降压电阻;高于去耦所需值。

该降压电阻降低了引脚6的电压,从而为输出晶体管提供了额外偏置余量。例如,在图3所示的均方电路中,169 Ω降压电阻两端的11 mA静态电流产生1.86 V的裕量。由于仅旨在对电源进行去耦,与引脚3的负电源串联连接的去耦电阻仅为10 Ω。

图3. 直流至500 MHz均方电路

本应用笔记大部分是关于载入输出的更有效方式。例如,由于经过完全校准,两个或更多个AD834的输出可通过并联连接来精确求和,如本应用笔记稍后讨论的均方根应用。

均方检波器

首先我们来讨论一下均方检波器(图3),其输出是与输入功率成正比的直流电压。该电路仅需要校准信号发生器和直流电压表就能说明AD834的超高速特性,因此非常有用。

输入信号被施加于并联连接的X和Y输入。瞬时输出电流因此与输入电压的平方成正比。幅度为A的正弦输入电压的平方是两倍频率下的失调余弦:

如果AD834的输入具有上述正弦形式,则瞬时输出电流(使用公式1)便为:

对于最大1 V幅度的正弦曲线,其平均值仅为2 mA.

在AD834引脚4和5两端测得的满量程差分电压因此为2 mA× (50 Ω+ 50Ω),即200 mV.该平均值由低通滤波器提取,低通滤波器由4.7uF 0.022 F(AVX器件#SR505E475MMAA和#SR505a223JAA)电容配合50 Ω集电极负载电阻(具有约650 Hz的-3 dB频率)构成。

由于4.7uF电容使用紧凑但有损的Z5U电介质材料,而22 uF电容使用在最高频率下也能确保良好滤波的高Q NPO电介质,两个电容并联连接。请注意,4.7uF电容的容差为-20%至+80%,因此其-3 dB频率不精确,不过通常并不需要器件具有精确特性。进一步滤波由从AD711运算放大器的反馈电阻分流的电容执行,电容配置为具有65 Hz的-3 dB频率。

由于电路有限地求平均值,低频输入下将产生一些纹波。

对于所示电路,1 kHz输入将产生均方值加-42 dB 2 kHz纹波;对于100 kHz输入,纹波仅为-80 dB.由于输出带宽受限,可以使用具有充足共模范围的通用低速运算放大器,从而消除电平转换需要。放大器差分增益可适当选择以提供方便的比例因子。

图3所示电路的满量程增益如下计算。1 V(峰值)正弦输入的平均输出电流为±2 mA,在每个50 输出负载电阻两端产生±100 mV电压或200 mV差分电压。放大器配置为2.5的差分增益(反馈电阻对源电阻),从而对1 V rms输入产生0.5 V直流输出的电路增益。

该电路的带宽由封装电容和电感限制。在8引脚cerdip封装中,由于封装谐振,乘法器响应通常在500 MHz开始上升,在800 MHz到达峰值,然后滚降。输入端的24.9 电阻抑制谐振,产生在800 MHz前基本平坦的响应。(表贴封装AD834的封装电感不同。)图4显示了整个频率范围内三种不同功率电平的结果,使用图5所示的测试配置。

忽略与高阻抗输入串联的24.9 电阻,图3所示均方电路的输入电阻为50 .由于满量程输入范围为±1 V,在正弦输入假设下,50Ω输入负载的最大可测量功率为10 mW(20 dBm)。

图4. 均方电路在-5 dBm、0 dBm和+5 dBm输入功率电平下的频率响应

图5. 测试配置

为获得更大的输入范围,输入端具有50Ω串联电阻的分压器将缩减AD834上的电压,同时维持适当的端接电阻。例如,如果将输入信号施加于与5Ω接地电阻串联的45 Ω电阻,则从分压器中间节点截取AD834输入将给输入信号带来20 dB的衰减,同时维持50Ω (45Ω + 5 Ω)的端接电阻。

低功率信号的检测受限于运算放大器的直流失调和共模抑制。例如,运算放大器内仅存在1 mV失调时,对应于50Ω两端22.4 mV rms的-20 dBm信号将产生4.5%的误差。如果AD834 X通道失调仅为2 mV,可产生10%的误差。

均方根-直流转换器

均方根(rms)电路(图6)不仅仅是在上述均方检波器电路后添加平方根电路。频率响应由前端平方器和输出滤波器决定。根据均方说明,平方器在超过500 MHz后起作用,而较低的-3 dB频率响应为340 Hz (100Ω和4.7iF)。请注意,输入端的电阻分压器网络决定满量程输入电压为±2 V峰值。

平方根函数通过在AD711运算放大器的反馈环路内对AD834求平方来执行。2N3904晶体管起缓冲器的作用。用于平方根部分的AD834缓冲输出与X和Y通道输入间的电阻分压器网络(两个100Ω)决定

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