射頻功率的測(cè)量和控制（第三部分）

對(duì)數(shù)放大器通常指定用于正弦波輸入。與二極管檢波器一樣，對(duì)數(shù)放大器不是真正的均方根響應(yīng)。對(duì)數(shù)放大器中的不同信號(hào)波形會(huì)向上或向下移動(dòng)對(duì)數(shù)放大器截距的有效值。從圖形上看，這看起來(lái)像對(duì)數(shù)放大器傳遞函數(shù)的垂直偏移（見(jiàn)圖19），對(duì)數(shù)斜率不受影響。圖中顯示了AD8307交替饋送非調(diào)制正弦波和相同均方根功率（9個(gè)通道）的前向鏈路CDMA通道時(shí)的傳遞函數(shù)。輸出電壓在器件的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)相差相當(dāng)于3.55dB（88.7 mV）。

圖 19： 隨信號(hào)波峰因數(shù)變化的對(duì)數(shù)放大器傳遞函數(shù)偏移

該表顯示了使用對(duì)數(shù)放大器測(cè)量各種信號(hào)類(lèi)型的均方根信號(hào)強(qiáng)度時(shí)應(yīng)應(yīng)用的校正因子，該放大器已使用正弦波輸入進(jìn)行表征。因此，例如，要測(cè)量方波的均方根功率，應(yīng)從對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓中減去表中dB值的mV等效值（-3.01 dB，相當(dāng)于AD75的25.8307 mV）。在對(duì)數(shù)放大器的輸入信號(hào)恒定（但不是正弦波）的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)數(shù)放大器可以簡(jiǎn)單地校準(zhǔn)為該信號(hào)類(lèi)型，也就是說(shuō)，我們不關(guān)注正弦波輸入的輸出電平 - 因?yàn)樵O(shè)備永遠(yuǎn)不會(huì)遇到。

有效值至直流轉(zhuǎn)換器

AD8361（見(jiàn)圖20）是一款低功耗均方根響應(yīng)檢波器，適用于高達(dá)2.5GHz的高頻接收器和發(fā)射器信號(hào)鏈。AD8361執(zhí)行顯式均方根計(jì)算。

圖 20： 均方根直流轉(zhuǎn)換器

RF輸入信號(hào)的頻率可達(dá)2.5 GHz，應(yīng)用于寬帶平方電路。板載50 pF電容對(duì)平方器的輸出進(jìn)行濾波。通過(guò)將一個(gè)外部電容器連接到FLTR引腳，可以提供額外的濾波。平方器電路的濾波輸出應(yīng)用于平方根電路。該電路由一個(gè)運(yùn)算放大器型電路組成，其反饋回路中有一個(gè)第二個(gè)平方電路。這導(dǎo)致正向反函數(shù)（即平方根）。此外，反饋環(huán)路中的阻性衰減器（1/6.5）在正向方向上增加了7.5的增益。所以器件的整體傳遞函數(shù)由下式給出

為了得到線(xiàn)性傳遞函數(shù)（見(jiàn)圖21），我們?cè)趯?duì)數(shù)刻度上繪制輸出電壓與輸入電平的關(guān)系，單位為dBm（繪制Vout與Vin也將產(chǎn)生線(xiàn)性函數(shù)）。您會(huì)注意到，此響應(yīng)與我們之前查看的二極管檢測(cè)器圖具有相同的基本形式。然而，均方根轉(zhuǎn)換器的線(xiàn)性工作區(qū)域低于二極管電路的工作區(qū)域，并且還提供更高的輸出電壓電平。

圖21：AD8361 rms轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸入電平的關(guān)系

和以前一樣，為了評(píng)估溫度穩(wěn)定性，我們對(duì)室溫下的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性回歸（這給了我們一個(gè)斜率和截距），并繪制了數(shù)據(jù)在溫度下與該參考的偏差。這（圖21）表明，溫度穩(wěn)定性隨著輸入電平的降低而穩(wěn)定下降，對(duì)于約-2 dBm的輸入電平，漂移范圍約為20 dB（從冷到熱）。

RMS至直流轉(zhuǎn)換器的溫度漂移補(bǔ)償

如果器件溫度已知，AD8361相對(duì)較低的溫度漂移可以進(jìn)一步降低。許多系統(tǒng)都集成了溫度傳感器;傳感器的輸出通常是數(shù)字化的。由于AD8361的輸出通常也是數(shù)字化的，這表明有可能對(duì)均方根至直流轉(zhuǎn)換器的讀數(shù)進(jìn)行軟件校正。從校準(zhǔn)的角度來(lái)看，在室溫下進(jìn)行相同的兩點(diǎn)校準(zhǔn)仍然足夠。

在大量AD8361器件的溫度漂移的器件間分布中（見(jiàn)圖22），兩個(gè)頻段顯示了從室溫到+85°C和-40°C的偏差。 從該圖中可以清楚地看出，器件的溫度漂移在不同器件之間相當(dāng)一致。

圖22：AD8361 rms至直流轉(zhuǎn)換器，溫度漂移分布

AD8361在環(huán)境溫度（25°C）下的輸出電壓可以用下式表示：

其中，GAIN是以V/Vrms為單位的轉(zhuǎn)換增益，VOS是0 V輸入電平的外推輸出電壓.GAIN和VOS（也稱(chēng)為截距和輸出參考）可以在環(huán)境范圍內(nèi)使用簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)校準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，即通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)特定輸入電平的輸出電壓。建議在大約 35 mV （-16 dBm） 和 250 mV （+1dBm） 下校準(zhǔn)以獲得最大線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍。但是，可以選擇其他級(jí)別和范圍以適應(yīng)應(yīng)用。然后使用以下公式計(jì)算每個(gè)器件的增益和VOS：

我們還可以為 V 的理想值編寫(xiě)一個(gè)表達(dá)式在對(duì)于 V 的特定值外:

這將是特定測(cè)量輸出電平的理想輸入電平，假設(shè)檢測(cè)器完全線(xiàn)性。

增益和 V操作系統(tǒng)隨溫度漂移。然而，V的漂移操作系統(tǒng)相對(duì)于輸出，對(duì)誤差的影響更大。但失調(diào)誤差隨著電平的增加而對(duì)整體測(cè)量誤差的影響逐漸減?。╩V/dB的數(shù)量隨著輸入電平的增加而增加，就像二極管檢波器一樣）。這解釋了輸入電平漂移誤差的減?。ㄔ俅螀⒁?jiàn)圖21和22）。

Vos在-0°C至+43°C范圍內(nèi)的平均漂移為40.25 mV/°C，在+0°C至+25°C范圍內(nèi)為25.85 mV/°C4.對(duì)于不太嚴(yán)格的補(bǔ)償方案，可以計(jì)算整個(gè)溫度范圍內(nèi)的平均漂移：

隨著V的漂移操作系統(tǒng)包括，Vout 的等式變?yōu)椋?/p>

可以重寫(xiě)公式以產(chǎn)生V的溫度補(bǔ)償值在.

現(xiàn)在，如果我們繪制 VIN_COMP/VIN_IDEAl以dB為單位，相對(duì)于輸入電平，我們得到施加補(bǔ)償后傳遞函數(shù)的誤差圖（見(jiàn)圖23）。該圖顯示，在溫度和35 dB的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，最壞情況誤差約為±0.25 dB。

圖23：應(yīng)用誤差補(bǔ)償算法后的AD8361過(guò)熱誤差

審核編輯：郭婷