《电路笔记CN-0387》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路笔记CN-0387（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电路笔记 CN-0387Circuits from the Lab reference designs are engineered and tested for quick and easy system integration to help solve todays analog, mixed-signal, and RF design challenges. For more information and/or support, visit 连接/参考器件ADL6010 快速响应、45 dB范围、0.5 GHz至 43.5 GHz包络检波器AD7091R 1 MSPS、超低功耗、1
2、2位ADC， 采用10引脚LFCSP和MSOP封装HMC547 GaAs MMIC、SPDT、非反射式开关， DC至28 GHz免校准回损测量系统Rev. A Circuits from the Lab reference designs from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and
3、their function and performance have been tested and verifed in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable fo
4、r direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any Circuits from the Lab circuits. (Continued on last page) One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 Fax: 781.461.3113 2015 Anal
5、og Devices, Inc. All rights reserved. 图1. 电压驻波比(VSWR)评估板测量设置(未显示全部连接和去耦) 13680-0014561LINEARIZERRFCMBIDIRECTIONAL COUPLERLOAD/ANTENNACONTROL LOGIC INPUTS74LV04AD NEGATIVE LOGIC INVERTER CIRCUITHMC547 RF SWITCHADL6010AD7091R 12-BIT ADCRFINRFCMVPOSPOWER DETECTORCOMMAVDDVINVOUTGNDGNDGND+5VSDP INTERFACE
6、 BOARDGPIO OUTPUTEVALUATION BOARDSPIPC2GND2005050340VNEG5V+5VRF POWER AMPLIFIERMARKI MICROWAVE C10-02263评估和设计支持 电路评估板 CN-0387回损测量评估板(EV-VSWR-SDZ)系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z)设计和集成文件原理图、布局文件、物料清单电路功能与优势图1所示电路可以准确测量无线发射器中的回损，测量范围为1 GHz至28 GHz，无需系统校准。设计在单电路板上实现，采用一个非反射式RF开关、一个微波RF检波器和一个12位精密模数转换器(ADC)。为了在尽可能宽的
7、频率范围内评估电路，采用了一个带SMA连接器的双端口定向耦合器，而非窄带表贴式定向耦合器。电路可测量最高达20 dB的回损，输入功率范围为25 dB(在较小的输入功率范围内，可以测量超过20 dB的回损)。电路的一个独有特点是可以利用来自RF检波器的数字化电压的一个简单比值来计算回损，因而无需系统校准。CN-0387Rev. A | Page 2 of 9 y = mx + c VOUT = m VIN + c (1) mcVVOUT IN= (2) RmcVPIN2 = (3) =RmcVPOUTINdBm21000log10 (4) =RmcCODEP dBmIN21000log10 (5
8、) =RmcCODERmcCODEPPRFRFdBmdBm2210001000 log10 (6) () () =22log10cCODEcCODEPPRF RFdBmdBm(7) =22 log10RF RFCODECODEPP dBmdBm(8)电路描述使一个在1 GHz至28 GHz范围内的RF信号通过一个RF耦合器(Marki Microwave C10-0226)，馈送至一个匹配的50 负载或天线，如图1所示。正向和反向耦合端口连接至HMC547，后者为一款单刀双掷(SPDT)非反射式开关。开关输入在正向与反向耦合端口之间切换，同时在50 时端接相反端口，如此，两个耦合端口总会看到一
9、个50 的负载。RF开关的输出端口驱动ADL6010，这是一款微波RF检波器，工作频率范围为500 MHz至43.5 GHz。检波器的输出电压与输入信号的幅度成正比。ADL6010是一款线性V/V检波器，其标称斜率为2.1 V/V。AD7091R 12位ADC以1 MSPS的速率对功率检波器输出电压采样。(也可使用较低的采样速率，结果会降低ADC中的功耗)。AD7091R把模拟电压转换为一个数字代码。然后，EVAL-SDP-CB1Z (SDP-B)接口板用串行外设接口(SPI)通信来控制ADC，并把结果发送到电脑上，以便进行系统评估和回损计算。然后，用ADC采样的正向耦合电压与反向耦合电压之比
10、计算VSWR、回损和反射系数。回损计算下列推导式展示了正向与反向电压之比以与系统回损之间的关系。这种关系对系统的免校准特性起着关键作用。检波器在其线性工作区的系统传递函数可以用众所周知的直线等式来表示：其中：m为斜率。c为截距。用真实电路参数，如前所述，m标称值为2.1，但可能因频率和器件而异。c的值通常接近零。用VIN改写等式1，把等式转换为功率，然后转换为dBm，如果包括ADC，则等式变为其中：m为检波器和ADC组合信号链的斜率。c为检波器和ADC组合信号链的截距。回损为正向与反向功率之差，单位为dBm：由于c接近零且CODEF和CODER一般远远大于c，所以，公式可简化为本节的推导表明，
11、无需校准即可计算回损，因为公式不包括信号链的斜率(m)或截距(c)。RF开关HMC547是一款非反射式SPDT RF开关，频率范围为DC至28 GHz。如图2框图中所示，开关会在50 时在内部端接任一输入，同时，另一个输入则馈入RFC输出。开关的快速开关时间一般为6 ns。开关的A和B逻辑输入由5 V高电平和0 V低电平负电压逻辑控制。HMC547数据手册中包括一种推荐的控制电路。该电路由一个驱动74LV04AD逆变器的5.1 V齐纳二极管电平转换器构成。逆变器的供电电压范围为5 V至0 V，而非0 V至+5 V。完整的电源电路见CN-0387设计支持包中的详细原理图，网址： A | Page
12、 3 of 9 图2. HMC547俯视图图3. ADL6010 RF/微波检波器功能框图图4. 500 MHz到43.5 GHz频率范围内的传递函数模数转换器图5. AD7091R模数转换器LSB = (2.5 V)/212 = 610 V 图6. 定向耦合器11615141356782341211109N/CGNDRFCGNDN/CABN/CN/CGNDRF1GNDGNDPACKAGE BASEN/CHMC547GNDRF2GND13680-002505013680-003456321LINEARIZERRFCMADL6010RFINRFCMVPOSVOUTCOMM201015010203
13、055152535401010.10.010.001PIN (dBm)OUTPUT VOLTAGE (V)40.0GHz 43.5GHz0.5GHz 1.0GHz 5.0GHz 10.0GHz 15.0GHz 20.0GHz 25.0GHz 30.0GHz 35.0GHz13680-004NOTES 1. THE EXPOSED PAD IS NOT CONNECTED INTERNALLY.FOR INCREASED RELIABILITY OF THE SOLDER JOINTSANDFOR MAXIMUM THERMAL CAPABILITY, SOLDER THE EXPOSED PA
14、D TO THE SUBSTRATE, GND.AD7091R1VDD2REFIN/REFOUT3VIN4REGCAP5GND10 VDRIVE9SDO8SCLK7CS6CONVSTTOP VIEW (Not to Scale)13680-005INPUT SIGNAL1243OUTPUT SIGNALCOUPLED OUTPUT PORTRF DIRECTIONAL COUPLER50 TERMINATED PORT/ ISOLATED PORT13680-006功率检波器ADL6010功率检波器具有线性V/V特性，这是本应用的关键。为驱动该器件，向VPOS引脚施加一个+5 V的DC电压，并
15、舍入至COMM引脚，如图3所示。如图4所示，输出电压随频率而变化。传递函数随频率的这种变化并不会对电路性能造成任何不利影响，因为回损计算依赖于特定频率下的比率式计算。AD7091R是一款12位逐次逼近型寄存器(SAR) ADC，吞吐速率最高达1 MSPS。尽管可以使用一个精度超高的外部基准电压，但本应用并不要求这样做。在本电路中，使用了2.5 V的内部基准电压，结果产生的LSB大小为由于ADL6010的输出电压的最大值可以达到约3 V，因此，必须在检波器与ADC之间用一个200 /340 电阻分压器来衰减该电压，如图1所示。该电阻分压器的标称衰减比为1.6。定向耦合器定向耦合器把正向或反向信号的一部分耦合至功率检波器以便进行测量。一般而言，耦合器有4个端口，如图6所示。在图6的配置中，输入信号被耦合至端口4，端口3在50 时端接，以实现对信号的非反射式耦合。如果在50 时端接端口4而非端口3，则反射信号会被耦合到端口3。在该电路中，并未使用前面展示的直接连接端口的50 端接，相反，两个端口都馈入RF开关输入端。因此，可以认为耦合器是双向的，因为50 端接电阻由HCM547从内部施加到端口3或端口4，具体取决于开关
