ADL5519：1 MHz至10 GHz的62 dB雙對數(shù)探測器/控制器

在射頻測量和功率控制領(lǐng)域，ADL5519這款雙解調(diào)對數(shù)放大器是一個值得關(guān)注的器件。它集成了兩個AD8317，能夠?qū)⑸漕l輸入信號精確轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的分貝縮放輸出。下面我們就來詳細(xì)了解一下ADL5519的特性、工作原理和應(yīng)用。

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特性亮點(diǎn)

帶寬與動態(tài)范圍

ADL5519具有1 MHz至10 GHz的寬帶寬，這使得它能夠在很寬的頻率范圍內(nèi)工作。其動態(tài)范圍達(dá)62 dB（±3 dB），在8 GHz以下，±1 dB動態(tài)范圍大于50 dB，能夠滿足不同應(yīng)用場景下對信號測量的要求。

溫度穩(wěn)定性

在 -40°C至 +85°C的溫度范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性達(dá)到 ±0.5 dB，這一特性保證了在不同環(huán)境溫度下，器件都能穩(wěn)定工作，減少了溫度對測量結(jié)果的影響。

響應(yīng)速度

脈沖響應(yīng)時(shí)間為6 ns/8 ns（下降時(shí)間/上升時(shí)間），能夠快速響應(yīng)射頻突發(fā)信號，可實(shí)現(xiàn)大于50 MHz的脈沖速率檢測。

電源與工藝

電源工作范圍為3.3 V至5.5 V，典型電流消耗為60 mA，當(dāng)器件禁用時(shí)，電流消耗降至小于1 mA，較為節(jié)能。它采用高速SiGe工藝制造，具有小尺寸的5 mm × 5 mm、32引腳LFCSP封裝，適合對空間要求較高的應(yīng)用。

輸出與功能

提供雙通道和通道差分輸出端口，還集成了精確縮放的溫度傳感器。能夠同時(shí)提供四個對數(shù)放大器測量，并且輸出引腳的寬帶噪聲經(jīng)過優(yōu)化，可用于控制器應(yīng)用。

工作原理

ADL5519是一個雙通道、六級解調(diào)對數(shù)放大器，是AD8317對數(shù)探測器/控制器核心的衍生產(chǎn)品。每個測量通道采用全差分設(shè)計(jì)，使用專有高速SiGe工藝，擴(kuò)展了高頻性能。

其對數(shù)函數(shù)通過六個級聯(lián)增益級以分段方式近似實(shí)現(xiàn)。每個增益級具有9 dB的標(biāo)稱電壓增益和10.5 GHz的3 dB帶寬，通過精密偏置，增益在溫度和電源變化時(shí)保持穩(wěn)定。在每個增益級的輸出端，使用平方律檢測單元對信號進(jìn)行整流。

基本連接與使用

電源連接

為了保證ADL5519在高達(dá)10 GHz的頻率下正常工作，需要使用低阻抗電源引腳，并在功能之間提供足夠的隔離。應(yīng)將3.3 V至5.5 V的電源電壓施加到VPSA、VPSB和VPSR引腳，并在這些電源引腳附近連接100 pF和0.1 μF的電源去耦電容。

輸入信號耦合

ADL5519的輸入為差分輸入，但通常以單端方式使用。在單端模式下，INHA、INHB引腳必須進(jìn)行交流耦合，INLA、INLB必須交流耦合到地。建議使用47 nF的陶瓷0402型電容作為耦合電容，適用于1 MHz至10 GHz的輸入頻率。

溫度傳感器接口

ADL5519提供一個能夠驅(qū)動4 mA的溫度傳感器輸出，輸出電壓的溫度縮放因子約為4.48 mV/°C，在27°C時(shí)的典型絕對電壓約為1.36 V。

電壓參考接口

VREF引腳提供一個高度穩(wěn)定的1.15 V電壓參考，能夠驅(qū)動3 mA電流。

電源關(guān)斷接口

在27°C時(shí)，ADL5519的工作電流約為60 mA，待機(jī)電流小于1 mA。要完全關(guān)斷器件，需將PWDN和ADJA、ADJB引腳拉至離電源電壓200 mV以內(nèi)。

設(shè)定點(diǎn)接口

VSTA、VSTB輸入是高阻抗（40 kΩ）引腳，驅(qū)動內(nèi)部運(yùn)算放大器的輸入。通過將部分輸出電壓應(yīng)用到VSTA、VSTB，可以調(diào)整輸出電壓的斜率。

輸出接口

OUTA、OUTB引腳由推挽輸出級驅(qū)動，上升時(shí)間主要受CLPA、CLPB上的壓擺限制，下降時(shí)間由負(fù)載電容和OUTA、OUTB處的下拉電阻決定。OUTA、OUTB能夠提供大于10 mA的電流。

差分輸出

ADL5519包含兩個具有軌到軌輸出能力的運(yùn)算放大器，提供通道差分輸出。OUTP和OUTN可以提供差分信號，VLVL引腳可用于調(diào)整差分輸出的共模電平。

誤差計(jì)算與校準(zhǔn)

誤差計(jì)算基礎(chǔ)

輸入功率和輸出電壓用于計(jì)算斜率和截距值，通過線性回歸在 -40 dBm至 -10 dBm的輸入范圍內(nèi)計(jì)算斜率和截距。誤差是測量輸出電壓與理想輸出線的差值，用于衡量器件的線性度。

器件校準(zhǔn)

由于斜率和截距因器件而異，為了實(shí)現(xiàn)最高精度，需要進(jìn)行板級校準(zhǔn)。通常通過向ADL5519輸入兩個已知信號電平并測量相應(yīng)的輸出電壓來進(jìn)行校準(zhǔn)。

校準(zhǔn)點(diǎn)選擇

在某些應(yīng)用中，需要在特定功率水平或減小的輸入范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度?？梢酝ㄟ^選擇合適的校準(zhǔn)點(diǎn)來調(diào)整線性度和溫度性能。

溫度補(bǔ)償調(diào)整

通過調(diào)整ADJA、ADJB引腳的電壓，可以補(bǔ)償器件的溫度漂移。在不同頻率下，建議的ADJA、ADJB電壓不同，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

斜率調(diào)整

可以通過縮放OUTA、OUTB輸出電壓反饋到設(shè)定點(diǎn)接口VSTA、VSTB的量來增加斜率。也可以通過在輸出引腳后放置分壓器來降低斜率。

通道隔離

在同時(shí)使用ADL5519的兩個通道時(shí)，需要考慮通道隔離。包括一個RF通道輸入到另一個RF通道輸入的隔離，以及一個RF通道輸入到另一個通道輸出的隔離。

輸出濾波

為了實(shí)現(xiàn)對射頻突發(fā)信號的準(zhǔn)確功率檢測，CLPA、CLPB引腳的電容應(yīng)盡量小?？梢酝ㄟ^連接接地電容來降低輸出視頻帶寬，減少輸出紋波。

封裝考慮

ADL5519采用緊湊的32引腳LFCSP封裝，底部有一個大的暴露焊盤，提供熱效益和低電感接地路徑。PCB的RF/直流公共接地參考應(yīng)盡可能多地與焊盤接觸，以降低電感和熱阻抗。

8 GHz以上操作

ADL5519在高達(dá)8 GHz的頻率下有明確的規(guī)格，但在高達(dá)10 GHz的降低動態(tài)范圍內(nèi)仍能提供有用的測量精度。在高于8 GHz的頻率下，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配可以提高器件的靈敏度和測量范圍。

應(yīng)用場景

測量模式

將OUTA、OUTB分別連接到VSTA、VSTB，ADL5519進(jìn)入測量模式。輸出電壓與輸入信號電壓在多十倍頻程范圍內(nèi)呈線性對數(shù)關(guān)系。

控制器模式

ADL5519不僅可以作為測量設(shè)備，還可以配置為設(shè)置和控制信號電平。兩個對數(shù)探測器可以分別配置為設(shè)置和控制VGA或可變電壓衰減器（VVA）的輸出功率水平。

自動增益控制

通過將ADL5519連接到放大器或信號鏈，可以實(shí)現(xiàn)自動增益控制。OUTA連接到VLVL引腳，OUTP輸出驅(qū)動可變增益元件，并通過電容連接回FBKA輸入，形成積分器。

增益穩(wěn)定的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)

在控制器模式下，ADL5519可以用于在寬輸入功率/溫度范圍內(nèi)保持接收機(jī)增益恒定。通過使用差分輸出，可以實(shí)現(xiàn)高精度的溫度穩(wěn)定增益。

測量VSWR

ADL5519在VSWR測量應(yīng)用中具有優(yōu)勢。通過使用兩個定向耦合器分別測量正向功率和反向功率，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃p，可以準(zhǔn)確測量反射系數(shù)。

評估板

評估板提供了多種配置選項(xiàng)，包括電源和接地連接、輸入接口、溫度傳感器接口、溫度補(bǔ)償接口、輸出接口等。通過調(diào)整評估板上的元件，可以滿足不同的應(yīng)用需求。

ADL5519憑借其寬帶寬、高動態(tài)范圍、良好的溫度穩(wěn)定性和快速響應(yīng)速度等特性，在射頻測量和功率控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，可以充分利用其特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高性能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。你在使用ADL5519的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。