深度剖析LMV225/LMV226/LMV228 RF功率檢測(cè)器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在當(dāng)今的無(wú)線通信領(lǐng)域，CDMA和WCDMA技術(shù)廣泛應(yīng)用，對(duì)射頻功率的精確檢測(cè)變得至關(guān)重要。今天就來(lái)深入探討一下德州儀器（TI）推出的LMV225/LMV226/LMV228 RF功率檢測(cè)器，看看它們?cè)谶@些應(yīng)用中是如何發(fā)揮作用的。

文件下載：LMV226TL NOPB.pdf

一、產(chǎn)品概述

LMV225/LMV226/LMV228是專(zhuān)為CDMA和WCDMA應(yīng)用設(shè)計(jì)的30 dB RF功率檢測(cè)器，工作頻率范圍為450 MHz至2 GHz。它具有以下關(guān)鍵特性：

1. 30 dB線性dB功率檢測(cè)范圍：輸出電壓范圍為0.2至2V，能夠提供與RF輸入功率（dBm）呈線性關(guān)系的精確溫度和電源補(bǔ)償輸出電壓。
2. 多頻段運(yùn)行：支持從450 MHz到2 GHz的多頻段操作，適用于各種無(wú)線通信系統(tǒng)。
3. 邏輯低關(guān)斷功能：通過(guò)控制信號(hào)可以將器件置于低功耗關(guān)斷模式，降低功耗。
4. 集成濾波器：內(nèi)置濾波器可實(shí)現(xiàn)對(duì)CDMA信號(hào)的低紋波平均功率檢測(cè)，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)30 dB，還可通過(guò)單個(gè)外部電容進(jìn)行額外濾波。
5. 多種封裝形式：提供DSBGA（薄型1.0 mm x 1.0 mm x 0.6 mm、超薄1.0 mm x 1.0 mm x 0.35 mm）和WSON（2.2 mm x 2.5 mm x 0.8 mm）等多種封裝選擇，滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。

三款器件的差異

• LMV225：RF功率檢測(cè)范圍為–30 dBm至0 dBm，非常適合與電阻分壓器直接配合使用。
• LMV226/LMV228：檢測(cè)范圍為–15 dBm至15 dBm，適用于與定向耦合器配合使用。其中，LMV226配備了緩沖輸出，適用于GSM、EDGE、GPRS和TDMA等應(yīng)用。

二、性能參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

工作額定值

DC和AC電氣特性

在不同的電源電壓（2.7V和5.0V）和溫度條件下，這些器件的電氣特性有所不同，包括電源電流、邏輯輸入電平、開(kāi)啟時(shí)間、上升時(shí)間、輸入功率范圍等。例如，在2.7V電源電壓下，器件的典型電源電流在4.8 - 4.9 mA（有源模式），關(guān)機(jī)模式下僅為0.44 μA。具體的參數(shù)細(xì)節(jié)可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中的詳細(xì)表格。

三、典型應(yīng)用

1. 高阻分壓器應(yīng)用（LMV225）

LMV225適合用于通過(guò)高阻分壓器進(jìn)行功率測(cè)量。為了使功率放大器（PA）的輸出功率范圍與LMV225的輸入范圍相匹配，需要正確配置高阻分壓器。例如，當(dāng)PA的有用輸出功率范圍高達(dá)+31 dBm時(shí)，由于LMV225能處理的輸入功率水平最高為0 dBm，因此分壓器電阻 (R{1}) 應(yīng)實(shí)現(xiàn)至少31 dB的衰減。通過(guò)公式 (R{1}=[10^{frac{AdB}{20}} - 1] cdot R{iN})（其中 (R{iN}=50 Omega)）可計(jì)算出 (R{1}) 的值。在實(shí)際應(yīng)用中，將 (R{1}) 設(shè)置為1800 Ω可實(shí)現(xiàn)31.4 dB的衰減。

2. 定向耦合器應(yīng)用（LMV226/LMV228）

LMV226/LMV228的輸入電阻為50 Ω，輸入范圍為–15 dBm至+15 dBm。如果定向耦合器的典型衰減為20 dB，則可以直接將LMV226/LMV228通過(guò)定向耦合器連接到PA，無(wú)需額外的外部衰減器。對(duì)于不同的PA范圍，可以選擇具有不同耦合因子的耦合器進(jìn)行配置。

3. 關(guān)斷功能

(RF{IN} / E{N}) 引腳具有使能/關(guān)斷和功率輸入兩個(gè)功能。電容C和電阻 (R_{2}) 用于分離DC關(guān)斷功能和AC功率測(cè)量。當(dāng)Enable = HI時(shí)，器件處于工作狀態(tài)；否則，處于低功耗關(guān)斷模式，此時(shí)輸出為低電平。同時(shí)，為了確保高阻分壓器的性能，電容C應(yīng)選擇足夠大，以保證轉(zhuǎn)折頻率遠(yuǎn)低于要測(cè)量的最低輸入頻率，但也不能過(guò)大，以免增加器件的開(kāi)啟時(shí)間。

四、輸出紋波分析

CDMA調(diào)制的載波通常包含一些幅度調(diào)制，這可能會(huì)干擾用于控制PA的RF功率測(cè)量。輸出紋波與RF信號(hào)中的幅度調(diào)制有關(guān)，可以通過(guò)公式 (V{RIPPLE}=V{Y} cdot 20 LOG[frac{1 + mu}{1 - mu}]) 來(lái)估算，其中 (V_{Y}) 是檢測(cè)曲線的斜率，(mu) 是調(diào)制指數(shù)。對(duì)于CDMA，調(diào)制指數(shù)通常在0.28至0.33之間。

為了減少輸出紋波，可以在LMV225/LMV228的輸出端連接一個(gè)電容到地，實(shí)現(xiàn)低通濾波。例如，當(dāng)連接一個(gè)1.5 nF的電容時(shí)，截止頻率為 (f{C}=frac{1}{2 pi C{OUT} R{O}})（其中 (R{O}=19.8 k Omega) 為典型輸出電阻），計(jì)算得到 (f_{C}=5.36 kHz)。對(duì)于100 kHz的AM信號(hào)，可衰減25.4 dB，剩余紋波小于20 mV，誤差小于±0.5 dB。但由于LMV226具有低輸出阻抗緩沖器，連接電容減少紋波的效果不佳。

五、工作原理

LMV225/LMV226/LMV228的對(duì)數(shù)響應(yīng)是通過(guò)對(duì)數(shù)放大器實(shí)現(xiàn)的。對(duì)數(shù)放大器由多個(gè)級(jí)聯(lián)的線性增益單元組成，每個(gè)增益單元在達(dá)到一定閾值時(shí)開(kāi)始飽和，增益降為零。所有增益單元的輸出經(jīng)過(guò)峰值檢測(cè)器進(jìn)行AM解調(diào)后相加，從而得到對(duì)數(shù)函數(shù)。對(duì)數(shù)范圍約為 (20 cdot n cdot log (A))，其中 (n) 是增益單元的數(shù)量，(A) 是每個(gè)增益單元的增益。

六、布局考慮

為了確保器件的正常工作，良好的電路板布局至關(guān)重要。特別是對(duì)于決定衰減的串聯(lián)電阻 (R{1})，高阻值電阻的寄生電容可能會(huì)顯著影響實(shí)際衰減效果，導(dǎo)致有效衰減低于預(yù)期。為了減少 (R{1}) 兩端的寄生電容，可以將該電阻由多個(gè)組件串聯(lián)組成，而不是使用單個(gè)組件。

七、總結(jié)

LMV225/LMV226/LMV228 RF功率檢測(cè)器憑借其寬頻率范圍、精確的功率檢測(cè)能力、低功耗關(guān)斷功能和多種封裝選擇，為CDMA和WCDMA應(yīng)用提供了一個(gè)可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的器件和配置參數(shù)，并注意電路板布局的細(xì)節(jié)，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。大家在使用這些器件的過(guò)程中，是否也遇到過(guò)一些有趣的問(wèn)題或挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。