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电流源DAC配合pin二极管 提供RF衰减及温度补偿

中心议题: 探究电流源DAC配合PIN二极管

解决方案: 提供RF衰减及温度补偿 根据主机处理器的校准信号

PIN二极管通常作为TV调谐器中的RF信号以及固定通信设备中宽带RF的可变衰减器。这类二极管可以作为分立器件安装在电路板上,或集成到混合GaAs模块。在高频段,PIN二极管的正向电阻随着流过结电流增加而减小(图1)。

 

图1. 典型PIN二极管电阻与正向电流的关系

PIN二极管衰减器可采用串联或并联配置结构。串联衰减器(图2a)通常需要二极管的电流为10mA至20mA。其衰减量为:

20log(1 + RPIN / 2Z0)(单位dB)

对于并联衰减器(图2b),要求的偏置电流通常为2mA至3mA。并联衰减器的衰减量为:

20log(1 + Z0 / 2RPIN)(单位dB)

图2. RF信号通过串联(a)或并联(b)配置的PIN二极管衰减

系统控制器可通过调整二极管的电流改变衰减量。

有些系统可能需要进行温度补偿(图3),简化电路中,数字电位器IC建立固定或可调偏置电平,热敏电阻提供温度输入。这两个输入连接到运算放大器,产生的输出通过一个电阻驱动PIN二极管。

图3. PIN二极管简化偏置电路

10上述电路的实现并非电路图那么简单。热敏电阻的响应必须和PIN二极管匹配,同时偏置电流的变化将改变PIN二极管的正向直流电压,进而引起偏置电流的非线性。还可以采用电压输出DAC替代热敏电阻和数字电位器,对电路进行数字补偿,但这一方法无法消除二极管正向电压的影响。更理想的办法是采用电流源DAC (理想方案参考附录)。

图4电路还包括正交匹配并联衰减器和一对由DAC输出驱动的匹配PIN二极管。环境温度通过连接到主机微控制器的模拟或数字传感器进行测量,其中主机微控制器通过查找表(LUT)或算法进行温度补偿。期望的衰减通过LUT或算法对DAC进行设置,从而给出了所需的PIN电流。PIN二极管的电流仅通过DAC设置,与二极管的正向电压以及线路中的其它任何直流阻抗无关。

图4. RF衰减器受电流输出DAC (MAX5548或MAX5550)驱动,通过根据主机处理器的校准信号调整输出电流,从而进行温度补偿。

输出滤波器

对于带有RF隔离电感和电容(用于消除不需要的直流成分)的电路,在超过100nH的串联电感以及10nF的对地电容的情况下,输出仍然能够保持稳定。电流输出相对电压输出有一个优点在于,如果压降在DAC输出电压范围以内,则滤波器所引入的串联电阻不会影响到精度。

NXP飞利浦pin二极管代理商

NXP飞利浦PIN二极管目前有43种型号。

BAP1321-02硅PIN二极管

BAP1321-03Silicon PIN diode
BAP1321-04硅PIN二极管
BAP142LXSilicon PIN diode
BAP50-02硅PIN二极管
BAP50-03通用PIN二极管
BAP50-04硅PIN二极管
BAP50-04W通用PIN二极管
BAP50-05通用PIN二极管
BAP50-05W通用PIN二极管
BAP50LX硅PIN二极管
BAP51-02通用PIN二极管
BAP51-03通用PIN二极管
BAP51-04W通用PIN二极管
BAP51-05W硅PIN二极管
BAP51-06W硅PIN二极管
BAP51LX硅PIN二极管
BAP55LX硅PIN二极管
BAP63-02硅PIN二极管
BAP63-03硅PIN二极管
BAP63-05W硅PIN二极管
BAP63LX硅PIN二极管
BAP64-02硅PIN二极管
BAP64-03硅PIN二极管
BAP64-04硅PIN二极管
BAP64-04W硅PIN二极管
BAP64-05硅PIN二极管
BAP64-05W硅PIN二极管
BAP64-06硅PIN二极管
BAP64-06W硅PIN二极管
BAP64LXSilicon PIN diode
BAP64Q四PIN二极管衰减器
BAP65-02硅PIN二极管
BAP65-03硅PIN二极管
BAP65-05硅PIN二极管
BAP65-05W硅PIN二极管
BAP65LX硅PIN二极管
BAP70-02硅PIN二极管
BAP70-03硅PIN二极管
BAP70-04W硅PIN二极管
BAP70-05硅PIN二极管
BAP70AM硅PIN二极管阵列
BAP70Q四PIN二极管衰减器
什么是pin二极管|pin光电二极管|pin开关二极管?

一、什么是pin二极管

在普通PN结构二极管P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层,组成的这种P-I-N结构的二极管就是PIN 二极管,因有本征(Intrinsic)层的存在,PIN 二极管应用很广泛,从低频到高频的应用都有,主要用在RF领域,用作RF 开关和RF保护电路,也有用作光电二极管(PhotoDiode)。

PIN 二极管包括PIN光电二极管和PIN开关二极管。

二、pin二极管的主要特性

加负电压(或零偏压)时,PIN管等效为电容+电阻;加正电压时,PIN管等效为小电阻。用改变结构尺寸及选择PIN二极管参数的方法,使短路的阶梯脊波导的反射相位(基准相位)与加正电压的PIN管控制的短路波导的反射相位相同。还要求加负电压(或0偏置)的PIN管控制的短路波导的反射相位与标准相位相反(-164°~+164°之间即可)。

三、pin二极管的选用(主要参数)

  1. 插入损耗:开关在导通时衰减不为零,称为插入损耗
  2. 隔离度:开关在断开时其衰减也非无穷大,称为隔离度
  3. 开关时间: 由于电荷的存储效应,PIN管的通断和断通都需要一个过程,这个过程所需时间
  4. 承受功率: 在给定的工作条件下,微波开关能够承受的最大输入功率
  5. 电压驻波系数: 仅反映端口输入,输出匹配情况
  6. 视频泄漏
  7. 谐波: PIN二极管也具有非线性,因而会产生谐波,PIN开关在宽带应用场合,谐波可能落在使用频带内引起干扰。
  8. 开关分类:反射式和吸收式, 吸收式开关的性能较反射式开关优良。