ADL5906-EVALZ

10 MHz至10 GHz 67 dB TruPwr检波器 ADL5906 产品特性 功能框图 应用 VPOS1 VPOS2 3 10 TEMPERATURE SENSOR ADL5906 RFIN+ 14 VTEMP 7 VSET 6 VRMS 5 CRMS ISQR X2 RFIN– 15 LINEAR-IN-dB VGA (NEGATIVE SLOPE) X2 ITGT NIC 2 G=5 NIC 16 NIC 13 BIAS AND POWER DOWN CONTROL VREF 2.3V EPAD 功率放大器线性化/控制环路 发射机信号强度指示(TSSI) RF仪器仪表 8 26pF 1 11 TADJ/ PWDN VREF 12 VTGT GND2 9 4 GND1 11287-001 精确的均方根至直流转换(10 MHz至10 GHz) 单端±1.0 dB动态范围：67 dB (2.14 GHz) 无需巴伦或外部输入匹配 独 立 响 应 各 类 波 形 ， 如 GSM-EDGE/CDMA/W-CDMA/TDSCDMA/WiMAX/LTE 对数斜率：55 mV/dB 温度稳定性： 1.4 V Rev. 0 | Page 6 of 32 最小值 典型值 最大值 单位 4.75 5.25 V mA mA µA 5 68 86 250 ADL5906 绝对最大额定值 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性 损坏。这只是额定最值，并不能以这些条件或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，推断器 件能否正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影 响器件的可靠性。 表2. 参数 电源电压VPOS1、VPOS2 输入平均RF功率1 等效电压，正弦波输入 内部功耗 θJC2 θJB2 θJA2 ΨJT2 ΨJB2 最高结温 工作温度范围 存储温度范围 引脚温度(焊接，60秒) 额定值 5.25 V 21 dBm 2.51 V峰峰值 550 mW 10.6°C/W 35.3°C/W 57.2°C/W 1.0°C/W 34°C/W 150°C −55°C至+125°C −65°C至+150°C 300°C ESD警告 ESD(静电放电)敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽 管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量 ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD 防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 1 这是针对长持续时间。持续时间远小于1秒时，可以偏离此电平而不 会造成损害。 2 无气流，裸露焊盘焊接到4层JEDEC板。 Rev. 0 | Page 7 of 32 ADL5906 10 VPOS2 9 GND2 VTEMP 8 VSET 7 12 VTGT 11 VREF NOTES 1. NIC = NO INTERNAL CONNECTION. DO NOT CONNECT TO THIS PIN. 2. THE EXPOSED PAD REQUIRES A GOOD THERMAL AND ELECTRICAL CONNECTION TO THE GROUND OF THE PRINTED CIRCUIT BOARD (PCB). 11287-002 14 RFIN+ ADL5906 TOP VIEW (Not to Scale) CRMS 5 GND1 4 N VRMS 6 VPOS1 3 13 NIC PIN 1 INDICATOR TADJ/PWDN 1 IC 2 15 RFIN– 16 NIC 引脚配置和功能描述 图2. 引脚配置 表3. 引脚功能描述 引脚编号 1 引脚名称 TADJ/PWDN 2, 13, 16 3, 10 4, 9 5 6 NIC VPOS1, VPOS2 GND1, GND2 CRMS VRMS 7 VSET 8 11 VTEMP VREF 12 VTGT 14, 15 RFIN+, RFIN− EPAD 说明 温度补偿/关断。这是一个双功能引脚，用于控制电压小于1.0 V时的温度斜率补偿，以及/或在电压大于 1.4 V时关断器件。温度补偿电压一般通过将此引脚经过一个电阻分压器连接到VREF来设置(更多信息参见 “设置VTADJ”部分)。等效电路见图46。 内部不连接。请勿连接到这些引脚。这些引脚不在内部连接。 电源。这些引脚内部短路，因此必须连接到同一5 V电源。各引脚的电源还须通过100 pF和100 nF电容进 行去耦，这些电容应尽可能靠近相应的引脚。 地。通过低阻抗路径将GND1和GND2连接到系统地。 RMS均值电容。在CRMS与地之间连接一个RMS均值电容。详情参见“选择CRMS的值”部分。等效电路见图48。 RMS输出。测量模式下，此引脚直接或通过一个电阻分压器(当斜率提高时)连接到VSET。控制器模式下， 此引脚用于驱动电压可变衰减器(VVA)或可变增益放大器(VGA)的增益控制输入。等效电路见图48。 设定点输入。测量模式下，此引脚直接或通过一个电阻分压器连接到VRMS。控制器模式下，施加于此 引脚的电压设置所需RF输入电平的分贝值以平衡自动功率控制环路。等效电路见图47。 25°C的温度传感器输出1.4 V，系数为4.8 mV/°C。等效电路见图43。 基准电压输出。此基准电压源的标称值为2.3 V。此基准输出电压可用来设置TADJ/PWDN和VTGT引脚的电 压。等效电路见图44。 RMS目标电压。施加于此引脚的电压设置VGA(同时也是RMS平方电路)输出端的目标RF输入。推荐的VTGT 电压为0.8 V。VTGT提高到0.8 V以上会降低ADL5906的RMS精度。VTGT降低到0.8 V以下可提高峰值因子极高 的信号的RMS精度，但会降低ADL5906的检测范围。等效电路见图49。 RF输入。RF输入一般以单端方式施加，RF输入信号交流耦合到RFIN+，RFIN−交流耦合到地。等效电路 见图42。 器件下方的裸露焊盘(EPAD)同样内部接地，需要通过良好的散热和电气路径连接到印刷电路板(PCB)的地。 Rev. 0 | Page 8 of 32 ADL5906 典型工作特性 VPOS1 = VPOS2 = 5 V，单端输入驱动，VRMS连接到VSET，VTGT = 0.8 V，CRMS = 0.1 µF，TA = +25°C(绿色)、−55°C(淡蓝)、−40°C(蓝 色)、+85°C(红色)、+105°C(橙色)、+125°C(黑色)。误差指所示校准点的斜率和截距。除非另有说明，输入RF信号为正弦波(CW)。 4.0 100MHz TO 1GHz 1.0 –30dBm 2.0 0.5 20MHz 10MHz 0 5 10 PIN (dBm) 0 0.01 11287-003 0 –65 –60 –55 –50 –45 –40 –35 –30 –25 –20 –15 –10 –5 0.1 1 10 FREQUENCY (GHz) 图3. 25°C时典型VRMS 、输入功率(dBm)及频率(10 MHz至10 GHz)的关系 图6. 6种RF输入电平下典型VRMS与频率的关系 6.0 5 5.5 4 5.0 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 0 –65 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 ERROR (dB) 5.0 CW QPSK PEP = 3.8dB 16 QAM PEP = 6.3dB 64 QAM PEP = 7.4dB –6 PIN (dBm) –55 –45 5 4 –35 –25 –15 –5 5 –6 PIN (dBm) 图4. 相对于CW线性基准的误差与信号调制的关系 (QPSK、16 QAM、64 QAM)，频率 = 900 MHz，CRMS = 0.1 µF， 三点校准于0 dBm、−40 dBm和−55 dBm 6.0 6 CW QPSK PEP = 3.8dB 16 QAM PEP = 6.3dB 64 QAM PEP = 7.4dB 0 –65 11287-104 5.5 OUTPUT VOLTAGE (V) 6 6.0 OUTPUT VOLTAGE (V) –50dBm 1.0 0.5 图7. 相对于CW线性基准的误差与信号调制的关系 (QPSK、16 QAM、64 QAM)，频率 = 2.14 GHz， CRMS = 0.1 µF，三点校准于0 dBm、−40 dBm和−55 dBm 6.0 5 5.5 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 0 –65 –55 –45 –35 –25 PIN (dBm) –15 –5 5 –6 0 –65 ERROR (dB) 11287-005 5.0 CW CDMA 2000 PEP = 11.02dB 1C W-CDMA PEP = 10.56dB 4C W-CDMA PEP = 12.08dB OUTPUT VOLTAGE (V) 6 5.5 OUTPUT VOLTAGE (V) –40dBm 1.5 11287-006 1.5 –20dBm 2.5 ERROR (dB) 2.0 3.0 11287-007 2.5 2GHz 3GHz 4GHz 5GHz 6GHz 7GHz 8GHz 9GHz 10GHz –10dBm 图5. 相对于CW线性基准的误差与信号调制的关系 (CDMA 2000、单载波W-CDMA、四载波W-CDMA)， 频率 = 2.14 GHz，CRMS = 0.1 µF，三点校准于0 dBm、−40 dBm和−55 dBm 6 CW LTE TM1 1CR 20MHz PEP = 11.58dB –55 –45 –35 –25 PIN (dBm) 5 –15 –5 5 –6 ERROR (dB) 3.0 0dBm 3.5 OUTPUT VOLTAGE (V) OUTPUT VOLTAGE (V) 3.5 11287-008 4.0 图8. 相对于CW线性基准的误差与信号调制的关系 (LTE TM1单载波、20 MHz)，频率 = 2.14 GHz，CRMS = 0.1 µF， 三点校准于0 dBm、−40 dBm和−55 dBm Rev. 0 | Page 9 of 32 ADL5906 5.5 5.0 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 –5 5 PIN (dBm) –35 –25 –15 –5 5 图12. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与输入电平和 温度的关系(100 MHz) 5.0 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 –6 0 –65 11287-010 0 –65 OUTPUT VOLTAGE (V) 5.5 ERROR (dB) 6.0 5 VTADJ = 0.35V CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –55dBm 5.5 PIN (dBm) VTADJ = 0.35V –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 6 5 –6 PIN (dBm) 图13. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与输入电平和 温度的关系(700 MHz) 图10. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(700 MHz) 6.0 5.5 5.0 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 –6 –55 –45 –35 –25 PIN (dBm) –15 –5 5 11287-011 0 –65 OUTPUT VOLTAGE (V) 6.0 5 ERROR (dB) 6 VTADJ = 0.35V CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –55dBm 5.5 ERROR (dB) –6 6 6.0 OUTPUT VOLTAGE (V) –45 PIN (dBm) 图9. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(100 MHz) OUTPUT VOLTAGE (V) –55 11287-012 –15 ERROR (dB) –25 5 11287-013 –35 6 图11. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(900 MHz) 0 –65 VTADJ = 0.35V –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 6 5 ERROR (dB) –45 0 –65 VTADJ = 0.35V –6 PIN (dBm) 图14. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与输入电平和 温度的关系(900 MHz) Rev. 0 | Page 10 of 32 11287-014 –55 –6 11287-009 OUTPUT VOLTAGE (V) 0 –65 OUTPUT VOLTAGE (V) 6.0 5 VTADJ = 0.35V CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –55dBm 5.5 ERROR (dB) 6 6.0 ADL5906 5.5 6 VTADJ = 0.35V CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –55dBm 5 5.5 5.0 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 –25 –15 –5 5 PIN (dBm) –25 –15 –5 –6 5 6.0 6 5.0 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 OUTPUT VOLTAGE (V) 5.5 ERROR (dB) 6 VTADJ = 0.35V 5 CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –55dBm –6 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 PIN (dBm) 6.0 VTADJ = 0.35V 0 –65 –55 –45 –35 –25 –15 5 5 –5 –6 PIN (dBm) 图16. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(2.14 GHz) 图19. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与 输入电平和温度的关系(2.14 GHz) 6 5.5 5.0 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 –6 –55 –45 –35 –25 PIN (dBm) –15 –5 5 11287-017 0 –65 OUTPUT VOLTAGE (V) 6.0 5 ERROR (dB) 6 VTADJ = 0.4V CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –55dBm 5.5 ERROR (dB) ERROR (dB) OUTPUT VOLTAGE (V) 图18. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与 输入电平和温度的关系(1.9 GHz) 11287-016 OUTPUT VOLTAGE (V) –35 5.5 0 –65 OUTPUT VOLTAGE (V) –45 PIN (dBm) 图15. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(1.9 GHz) 6.0 –55 11287-018 –35 ERROR (dB) –45 11287-019 –55 0 –65 5 图17. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(2.6 GHz) Rev. 0 | Page 11 of 32 VTADJ = 0.4V 0 –65 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 PIN (dBm) 图20. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与 输入电平和温度的关系(2.6 GHz) 5 –6 ERROR (dB) –6 6 VTADJ = 0.35V 11287-020 0 –65 6.0 11287-015 OUTPUT VOLTAGE (V) 6.0 ADL5906 5.0 4 5.0 4 4.5 3 4.5 3 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 5 PIN (dBm) –45 –35 –25 –15 –5 图24. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与 输入电平和温度的关系(3.5 GHz) 6 5.5 2.50 4 5.0 4 2.25 3 4.5 3 2.00 2 4.0 2 3.5 1 3.0 0 2.5 –1 2.0 –2 VTADJ = 1V CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –50dBm OUTPUT VOLTAGE (V) 6.0 5 2.75 ERROR (dB) 6 3.00 VTADJ = 1V 5 1.75 1 1.50 0 1.25 –1 1.00 –2 0.75 –3 1.5 –3 0.50 –4 1.0 –4 0.25 –5 0.5 –5 0 –60 –6 –55 –45 –35 –25 –5 –15 5 11287-022 0 –65 PIN (dBm) –50 –40 –30 –20 –10 0 –6 10 PIN (dBm) 图25. 25°C时相对于VRMS 的对数一致性误差分布与 输入电平和温度的关系(5.8 GHz) 图22. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(5.8 GHz) 6 5 2.75 2.50 4 2.50 4 2.25 3 2.25 3 2.00 2 2.00 2 1.75 1 1.75 1 1.50 0 1.50 0 1.25 –1 1.25 –1 1.00 –2 1.00 –2 0.75 –3 0.75 –3 0.50 –4 0.50 –4 0.25 –5 0.25 –5 0 –45 0 –35 –6 –35 –25 –15 –5 5 PIN (dBm) 图23. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(8 GHz) 11287-023 2.75 OUTPUT VOLTAGE (V) 3.00 VTADJ = 1V CALIBRATION AT 0dBm, –20dBm, AND –35dBm ERROR (dB) 6 3.00 ERROR (dB) –6 5 PIN (dBm) 图21. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(3.5 GHz) OUTPUT VOLTAGE (V) –55 11287-024 –5 –15 ERROR (dB) –25 11287-025 –35 0 –65 5 VTADJ = 1V CALIBRATION AT 0dBm, –10dBm, AND –20dBm –25 –15 PIN (dBm) –5 5 5 –6 ERROR (dB) –45 OUTPUT VOLTAGE (V) ERROR (dB) –6 –55 VTADJ = 0.45V 5.5 11287-026 0 –65 OUTPUT VOLTAGE (V) 6 6 VTADJ = 0.45V CALIBRATION AT 0dBm, –40dBm, AND –55dBm 5 6.0 5.5 11287-021 OUTPUT VOLTAGE (V) 6.0 图26. VRMS 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系(10 GHz) Rev. 0 | Page 12 of 32 ADL5906 1000 6.0 REPRESENTS 4500 PARTS 5.5 RF BURST PULSE 5.0 800 4.5 OUTPUT (V) COUNT 4.0 600 400 0dBm 3.5 –10dBm 3.0 –20dBm 2.5 –30dBm 2.0 –40dBm 1.5 200 1.0 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 VRMS (V) 0 11287-027 2.9 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 图30. 对RF突发输入的输出响应(载波频率 = 2.14 GHz、CRMS = 0.1 µF) 6.0 REPRESENTS 4500 PARTS 5.5 TADJ/PWDN PULSE 5.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 800 COUNTS 0.5 TIME (ms) 图27. VRMS 的分布(PIN = −10 dBm、900 MHz) 1000 0 11287-030 0.5 0 2.8 600 400 4.5 4.0 0dBm 3.5 –10dBm 3.0 –20dBm 2.5 –30dBm 2.0 –40dBm 1.5 200 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 VRMS (V) 0 0 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2.5 图31. 掉电模式下不同RF输入电平时的输出响应 (载波频率 = 2.14 GHz、CRMS = 1 nF) 6.0 6.0 5.5 5.5 TADJ/PWDN PULSE 5.0 RF BURST PULSE 5.0 4.0 0dBm 3.5 –10dBm 3.0 OUTPUT VOLTAGE (V) 4.5 –20dBm 2.5 –30dBm 2.0 –40dBm 1.5 4.5 4.0 15 20 25 TIME (µs) 30 35 40 45 –30dBm 2.0 –40dBm 1.5 0.5 10 –20dBm 2.5 0.5 5 –10dBm 3.0 1.0 0 0dBm 3.5 1.0 50 11287-029 OUTPUT VOLTAGE (V) 4 TIME (µs) 图28. VRMS 的分布(PIN = −45 dBm、900 MHz) 0 2 11287-031 1.0 11287-028 0.9 11287-032 0.5 0 0.8 图29. 对RF突发输入的输出响应(载波频率 = 2.14 GHz、CRMS = 1 nF) Rev. 0 | Page 13 of 32 0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 TIME (ms) 图32. 掉电模式下不同RF输入电平时的输出响应 (载波频率 = 2.14 GHz、CRMS = 0.1 µF) ADL5906 240 40 30 200 CHANGE IN VREF (mV) 180 160 140 120 100 10 0 –10 80 –20 60 40 10k 100k 1M 10M –40 –55 FREQUENCY (Hz) 2.1 3 1.9 2 1.7 1 1.5 0 1.3 –1 1.1 –2 0.9 –3 0.7 –4 –35 –15 5 25 45 65 85 105 1000 65 85 105 125 REPRESENTS 4500 PARTS 600 400 200 –5 125 TEMPERATURE (°C) 0 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 1.45 VREF BIAS VOLTAGE (V) 图37. 25°C时VREF 的分布，无RF输入 图34. 相对于直线的VTEMP 和线性度误差与温度的关系(典型器件) 1000 45 800 11287-034 0.5 –55 25 图36. VREF 变化与温度的关系(相对于25°C，PIN = −40 dBm) COUNT 4 ERROR (°C) 5 2.3 5 –15 TEMPERATURE (°C) 图33. VRMS 的噪声谱密度，PIN = −10 dBm、−35 dBm和−60 dBm (NSD与PIN的关系无变化)，CRMS = 0.1 µF 2.5 –35 11287-037 1k 11287-033 0 100 11287-036 –30 20 VTEMP (V) 20 11287-038 NOISE SPECTRAL DENSITY (nV/√Hz) 220 100 REPRESENTS 4500 PARTS SUPPLY CURRENT (mA) 600 400 10 VPWDN DECREASING VPWDN INCREASING 1 200 0 1.32 1.34 1.36 1.38 1.40 VTEMP VOLTAGE (V) 1.42 1.44 0.1 1.20 11287-035 COUNT 800 1.25 1.30 1.35 1.40 VPWDN (V) 图35. 25°C时VTEMP 的分布，无RF输入 图38. 电源电流与VPWDN 的关系 Rev. 0 | Page 14 of 32 ADL5906 10 90 0 RETURN LOSS (dB) 80 75 70 65 –10 –20 55 50 –55 –30 START 10MHz –35 –15 5 25 45 65 85 TEMPERATURE (°C) 105 125 1GHz/DIV STOP 10GHz 图40. RF输入端口的回损(10 MHz至10 GHz) 图39. 电源电流与温度的关系 Rev. 0 | Page 15 of 32 11287-040 60 11287-004 SUPPLY CURRENT (mA) 85 ADL5906 工作原理 ADL5906在功能上与ADL5902几乎相同，但频率范围更宽 (10 MHz至10 GHz)。它是一款真均方根响应检波器，频率为 2.14 GHz时，其测量范围为67 dB；频率高达5.8 GHz时，其 测量范围大于57 dB。它与ADL5902和AD8363引脚兼容。在整 个动态范围内，传递函数峰峰值纹波小于±0.3 dB。在−40°C至 +125°C的温度范围和高达3.5 GHz的频率范围内，RMS输出 测量的温度稳定性引起的误差典型值小于±1 dB。该器件能 够精确测量具有高峰值均方根值比(峰值因子)的波形。 VGA输出为： VSIG = GSET × RFIN = GO × RFIN e − (VSET / VGNS ) (2) 其中，RFIN为施加于ADL5906输入引脚的交流电压。 VGA的输出VSIG施加于一个宽带平方律检波器。该检波器 提高RF输入信号的真均方根响应，与波形无关。检波器输 出ISQR是一个平均值为正的波动电流。ISQR与内部产生的电 流ITGT之差由CF与连接到求和节点CRMS引脚的外部电容的 并联组合积分。CF是一个片内26 pF滤波器电容，CRMS(连 接到CRMS引脚的外部电容)可用来任意增加均值时间，同 时减少响应时间。当AGC环路处于均衡状态时， ADL5906包括一个高性能自动增益控制(AGC)环路。如图41 所示，AGC环路由宽带宽可变增益放大器(VGA)、平方律 检波器、幅度目标电路和输出驱动器组成。 Mean(ISQR) = ITGT 本数据手册使用如下规则来区分引脚名称与该引脚上的 信号： (3) 此均衡仅在如下条件下发生： Mean(VSIG2) = VTGT2 • 引脚名称全大写，例如：CRMS、VSET、VRMS。 • 信号名称或与该引脚相关的值表示为引脚助记符加上下 标，例如：CRMS、VSET、VRMS。 (4) 其中，VTGT是VTGT引脚上的电压。此引脚可方便地通过 一个分压器连接到VREF引脚，从而建立约40 mV的目标RMS 电压VATG(VTGT = 0.8 V时)。 平方律检波器和幅度目标 由于平方律检波器在电气特性上完全相同且精密匹配，因 此工艺和温度相关的差异得以有效消除。 VGA增益表示为： GSET = GO e − (VSET / VGNS ) (1) 其中： GO为基本固定增益。 VGNS是定义增益斜率(每V电压的dB变化)的调整电压。增益 随VSET提高而降低。 VPOS1/VPOS2 CH (INTERNAL) RFIN+ VGA VSIG X2 SUMMING NODE ISQR ITGT VATG = VTGT 20 X2 VTGT RFIN– GSET CRMS VSET CRMS (EXTERNAL) CF (INTERNAL) VRMS TADJ/PWDN TEMPERATURE SENSOR VTEMP (1.4V) BAND GAP REFERENCE 图41. 简化架构详情 Rev. 0 | Page 16 of 32 VREF (2.3V) 11287-041 GND1/GND2 TEMPERATURE COMPENSATION AND BIAS ADL5906 VBIAS 通过改变VGA设定点来求解上述恒等式，可得到： (5) VPOS ESD 代入公式2中的VSIG值可得： 2.5kΩ (6) RFIN+ RFIN– LOAD 以测量器件连接时，VSET = VRMS。将VRMS求解为RFIN的函数： VRMS = VSLOPE × log10(RMS(RFIN)/VZ) (7) 其中： VSLOPE = 1.12 V/10倍(或56 mV/dB，2.14 GHz时)。 VZ为截止电压。 ESD 当RMS(RFIN) = VZ时，意味着VRMS = 0 V，因为log10(1) = 0。 如果ADL5906无灵敏度限制，这将使截距成为输入，迫使 VRMS = 0 V。 多数应用中，AGC环路通过设定点接口和VSET引脚闭合。 测量模式下，VRMS直接连接到VSET(更多信息参见“测量 模式基本连接”部分)。控制器模式下，一个控制电压施加 于VSET，VRMS引脚通常驱动放大或衰减系统的控制输 入。这种情况下，VSET引脚电压在ADL5906的RF输入端产 生一个信号幅度，并通过反馈平衡系统。 RF输入接口 ESD ESD ESD ESD ESD ESD ESD ESD ESD 图42. RF输入 RF输 入 端 采 用 了 充 分 的 ESD保 护 ， 这 种 保 护 会 限 制 ADL5906的最大可能输入。 温度传感器接口 ADL5906提供一路温度传感器输出，其输出电压的调整系 数约为4.8 mV/°C。25°C时，输出最大能够提供4 mA的源电流 和50 µA的吸电流。可将一个外部电阻连接在VTEMP与 GND之间，以提供额外的吸电流能力。25°C时的典型输出 电压约为1.4 V。 VPOS 图42显示了ADL5906中的RF输入连接。两个内部2.5 kΩ电阻 连接在RFIN+与RFIN−之间，主要用于设置输入阻抗。在 偏置电阻的中心点，各引脚内部建立大约为电源电压一半 的直流电平。RFIN+或RFIN−引脚可用作单端RF输入引 脚。信号耦合电容连接在输入信号与RFIN+/RFIN−引脚之 间。在很宽的工作频率范围内，从所需输入端连接到地的 一个外部60.4 Ω电阻产生50 Ω等效阻抗。RF将另一输入引脚 交流耦合到公共地。输入耦合电容的内部和外部电阻形成 的输入信号高通转折频率为： fHIGHPASS = 1/(2 × π × 50 × C) GND ESD 11287-141 ) = VATG 2.5kΩ (8) 其中，C的单位为法拉，fHIGHPASS的单位为赫兹。 输入耦合电容的值必须足够大，以便让目标输入信号频率 通过，并确定频率响应的下限。RFIN+和RFIN−也可利用 一个巴伦以差分方式驱动。 INTERNAL VPAT VTEMP 12kΩ 4kΩ 11287-042 RMS(G0 × RFIN e − (V SET / VGNS ) ESD GND 图43. TEMP接口原理示意图 VREF接口 VREF引脚为用户提供内部产生的基准电压。VREF电压是 不随温度而变化的2.3 V基准电压，最大能够提供4 mA的源 电流和50 µA的吸电流。可将一个外部电阻连接在VREF与GND 之间，以提供额外的吸电流能力。此引脚上的电压可用来 驱动TADJ/PWDN和VTGT引脚。 VPOS INTERNAL VOLTAGE VREF 16kΩ GND 图44. VREF接口原理示意图 Rev. 0 | Page 17 of 32 11287-143 RMS(VSIG) = √(Mean(VSIG2)) = √(VATG2) = VATG ADL5906 温度补偿接口 3.70 ADL5906具有一个TADJ引脚，它能够利用与ADL5902相同 的专有技术来优化温度性能。像ADL5902一样，ADL5906 的引脚1具有双功能(TADJ/PWDN)，但PWDN功能经过重 新设计，可以由低至1.8 V的CMOS逻辑驱动。有关掉电接口 的更多信息，参见“掉电接口”部分。 3.65 设置值需要权衡，优化动态范围的某一方面可能意味着其 他输入幅度的温漂性能不是最佳。此外，施加于VTGT引 脚的电压不同也会影响温漂。性能曲线所示的TADJ电压全 部是在VTGT为0.8 V下确定。对于与标称0.8 V相差不大的 VTGT值，以及在最高大约5 GHz的频率下，这些TADJ电压 应该是实现最佳温漂补偿的一个很好的起点。 利用VTADJ补偿器件的温漂可提供很大的灵活性。在给定输 入功率下、对于动态范围的一个子集或在不同于数据手册 所示的温度范围下，如果用户要求温漂最小，可以逐步改 变VTADJ，同时监控VRMS在目标频率和幅度下随温度的变 化。在给定功率和频率下实现最低温漂的最佳VTADJ是输出 移动最小的VTADJ。 3.55 3.50 3.45 3.40 3.35 3.30 3.25 3.20 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 VTADJ VOLTAGE (V) 1.0 11287-043 ADL5906的温度补偿与ADL5902相比，一个区别是VTADJ调 整的是检波器的斜率，而在ADL5902中，调整的则是截 距。调整斜率对锁定温漂有利，因此可在大部分频率下产 生平行的误差曲线。任何剩余的截距温漂可在采样VRMS 后于数字域中降低，因为在最高大约5.8 GHz的频率下，截 距温漂的重复性相当好(参见“利用VTEMP改善截距温漂” 部分)。 OUTPUT VOLTAGE (V) 为实现最佳性能，输出温漂必须利用TADJ引脚进行补偿。 补偿的绝对值随频率和VTGT而变化。关于常用频率下的 推荐VTADJ值，参见“设置VTADJ”部分。 3.60 图45. VTADJ 在不同温度、2.14 GHz、0 dBm下的效应 在器件温度接近25°C时，改变VTADJ对VRMS只有非常小的 影响，但当温度远离25°C时，补偿电路的影响越来越大。 必须注意，斜率是相对于温度进行调整。其轴心点是在低 输入功率水平下，因此，输入信号电平越大，VRMS输出 移动越多。也就是说，接近最大输入功率时，温漂降低最 多。这对大多数功率测量情况是有利的，因为较大功率下 的误差更多表现为不利影响。 TADJ/PWDN引脚具有70 kΩ的标称输入电阻，可以从外部 源方便地驱动，或者从VREF被电阻分压器衰减的值驱 动。评估板示意图中显示了这些电阻(见图63)。VTADJ的电 压范围是0 V至约1.0 V，因为器件掉电的逻辑阈值是约1.3 V。 Rev. 0 | Page 18 of 32 ADL5906 掉电接口 输出接口 图46显示了TADJ/PWDN接口的简化原理图。 ADL5906内置具有上拉和下拉能力的轨到轨输出驱动器。 与复杂波形所需的典型均方根响应相比，电平转换电路和 输出放大器的速度非常快。本质上，从CRMS引脚到VRMS 输出的输出级仅是一个直流信号，因为依据定义，VRMS应 当是单个RMS值。VRMS引脚可提供最多10 mA的源电流和 吸电流。 VPOS ESD ISQR CRMS ~2.1V DC BIAS LEVEL SHIFT CIRCUITRY ESD ITGT CRMS EXTERNAL 26pF GND MAXIMUM TEMPERATURE OPERATING VOLTAGE = 1V COMPENSATION CIRCUIT ESD VTGT接口 5 PWD = PWDN × 7 50kΩ 1kΩ LOGIC THRESHOLD ~1V ± 0.1V SHUTDOWN CIRCUIT GND 图46. TADJ/PWDN接口原理示意图 VSET接口 VSET接口具有72 kΩ的高输入阻抗。VSET上的电压转化为内 部电流，用于设置内部VGA增益。VGA衰减控制约为18 dB/V。 GAIN ADJUST 63kΩ VPOS 9kΩ ESD 1kΩ GND g × X2 11287-045 VSET 目标电压可利用外部源设置，或通过一个电阻分压器将 VREF引脚(标称值2.3 V)连接到VTGT引脚。VTGT引脚上的 电压为0.8 V时，VGA必须提供以平衡AGC反馈环路的RMS电 压为0.8 V × 0.05 = 40 mV rms。本数据手册中的大部分特性 信息是在VTGT = 0.8 V下获得。可以使用比这更高或更低的电 压，但这样做会提高或降低内部平方单元的增益，导致截距 相应地增加或减少。这又会影响灵敏度和可用测量范围， 器件对不同载波调制方案的灵敏度也会受影响。随着VTGT 降低，平方电路会产生更多的噪声。在低输入信号幅度下， 这种噪声会明显出现在输出响应中。随着VTGT提高，调制 引起的测量误差会增加，温漂一般会降低。选择VTGT值为 0.8 V是这些特别折中的结果。 VTGT ITGT 50kΩ ESD 图47. VSET接口原理示意图 50kΩ ESD 20kΩ GND 图49. VTGT接口 Rev. 0 | Page 19 of 32 11287-047 ESD ESD 20kΩ 11287-044 LOGIC THRESHOLD ~1.3V ± 0.1V 图48. VRMS接口原理示意图 TADJ 1kΩ 70kΩ ESD 500Ω VPOS TADJ/ PWDN VRMS 2kΩ 11287-046 25°C时ADL5906的静态电流和掉电电流分别为大约68 mA和 250 µA。双功能引脚TADJ/PWDN连接到温度补偿电路和掉 电电路。温度补偿电路仅响应0 V至1 V的电压。当此引脚上 的电压大于约1.4 V时，器件完全掉电。图38显示了此特性与 VPWDN的关系。内置70 kΩ接地电阻的TADJ/PWDN引脚在1.8 V 时的吸电流约为26 µA，3.3 V时47 µA，5 V时72 µA。因此，用 于禁用ADL5906的信号源必须具有足够大的电流能力。图 31显示了不同RF输入电平下的典型响应时间。CRMS = 1 nF 时，输出在约12 µs内达到其稳态值的1 dB范围内，但基准 电压达到最高精度所需的时间短得多。此唤醒响应随输入 耦合和CRMS的值而改变。 ADL5906 用于误差计算的偏置 测量模式基本连接 误差曲线所用的斜率和截距是利用对工作范围中央收集到 的数据执行线性回归得到的系数计算。典型工作特性部分 中的误差曲线以两种形式显示：相对于理想线的误差和相 对于25°C输出电压的误差。相对于理想线的误差是VRMS与 理想直线拟合VRMS的dB差；理想VRMS是通过检波器线性范 围内的线性回归拟合计算，通常是在25°C下。dB误差计算 公式如下： ADL5906的基本连接电路如图51所示。ADL5906要求标称 5 V的单电源供电。电源连接到VPOS1和VPOS2电源引脚。 各引脚应利用两个电容去耦，电容值应等于或接近于图51 所示的值。这些电容应尽可能靠近VPOS引脚。三个不连 接引脚(NIC)内部无连接。这些引脚保持不连接。 Error (dB) = (VRMS − Slope × (PIN − PZ))/Slope (9) 其中，PZ是x轴截距，表示为相对于1 mW(产生0 V输出的输 入幅度，如果该输出是可能的)的dB数。 相对于理想线的误差衡量的不是绝对精度，因为它是利用 各器件的斜率和截距计算得到。然而，它可验证线性度以 及温度和调制对器件响应的影响。此类图的实例如图9所 示。形成理想线的斜率和截距是25°C时CW调制下的斜率 和截距。图4、图5、图7和图8显示了不同常用形式的调制 下相对于理想CW线的误差。假设各器件在室温下进行校 准，那么这种误差计算方法就是准确的。 对于第二种曲线形式，25°C对应的VRMS减去给定输入幅 度和温度下的VRMS电压，然后除以25°C时的斜率，从而 获得误差(单位dB)。此类曲线并未提供有关器件线性dB性 能的任何信息，只是显示VRMS随温度变化的dB等效值(假 设在25°C时校准)。从任何一个特定校准点计算误差时，此 误差形式都是准确的。假设使用足够多的校准点，那么它 在曲线所示的整个范围内都是准确的。图12显示了这种类 型的曲线。 图34的误差计算与VRMS曲线的误差计算相似。VTEMP函数随 温度变化的斜率和截距通过如下公式确定和应用： Error (°C) = (VTEMP − Slope × (Temp − TZ))/Slope (10) 其中： VTEMP是该温度下TEMP引脚的电压。 Slope典型值为4.8 mV/°C。 Temp是ADL5906的环境温度(单位为摄氏度)。 TZ是x轴截距，单位为摄氏度(导致VTEMP为0 V的温度，如果这 是可能的)。 外部60.4 Ω电阻结合ADL5906的较高RF输入阻抗，提供宽带 50 Ω匹配。此电阻与RFIN+之间应放置一个交流耦合电容。利 用相同值的电容将RFIN−输入交流耦合到地。要在10 MHz 以下频率工作，耦合电容至少必须为100 pF。 将VRMS引脚连接到VSET引脚，ADL5906即处于测量模 式。在测量模式下，输出电压与均方根输入信号电平值的 对数成比例。 设置VTADJ 如“工作原理”所述，将一个电压施加于TADJ引脚，可补偿 输出温漂。补偿电压随频率而变化。TADJ引脚的电压可从 一个连接到VREF引脚的电阻分压器轻松获得。表4给出了 −55°C至+125°C工作范围内的推荐VTADJ电压和电阻分压 器值。选择电阻值应注意，既不能从VREF引脚吸取太多 电流(IOUTMAX = 4 mA)，也不能过大，以至于VTADJ = 1 V时的 最大偏置电流(14 μA)影响由此产生的电压。 VTADJ功能是对ADL5906的输出斜率进行温度补偿。“利用 VTEMP改善截距温漂”部分说明了如何进一步提高ADL5906 的温度稳定性。 表4. 推荐的VTADJ电压 频率 10 MHz至2.14 GHz 2.6 GHz 3.5 GHz 5.8 GHz 8 GHz 10 GHz Rev. 0 | Page 20 of 32 VTADJ (V) 0.35 0.4 0.45 1.0 1.0 1.0 R9 (Ω) 1500 1500 1500 1540 1540 1540 R12 (Ω) 270 316 365 1200 1200 1200 ADL5906 设置VTGT 图50显示ADL5906由单载波W-CDMA信号驱动时，输出噪 声如何随C RMS而变化(测试型号TM1-64、峰值包络功率 = 10.56 dB、带宽 = 3.84 MHz)。 350 OUTPUT NOISE (mV p-p) 300 选择CRMS的值 CRMS为内部均方根计算提供均值功能。CRMS使用最小值时， 对脉冲波形的响应时间最短，但会在输出电压信号中留下 明显的输出噪声。同样的道理，大滤波器电容会降低输出 噪声，但响应时间会受影响。 250 10000 200 1000 150 100 100 10 50 1 0 在响应时间不太重要的应用中，可以将一个相对较大的电 容放在CRMS引脚上。图51中使用0.1 µF的值。对于大多数信 号调制方案，此值可确保出色的RMS测量一致性和低残余 输出噪声。CRMS不存在最大电容限值。 1 +5V C3 0.1µF C7 0.1µF C4 100pF C5 100pF 10 3 VPOS2 TEMPERATURE SENSOR RFIN– 14 X2 15 C12 10nF ISQR 7 LINEAR-IN-dB VGA (NEGATIVE SLOPE) X2 VTEMP 8 VSET ITGT NIC 2 G=5 6 VRMS VRMS NIC 16 NIC 13 BIAS AND POWER DOWN CONTROL VREF 2.3V 5 EPAD 26pF TADJ/ PWDN R12 1 12 11 VREF R9 (SEE TEXT) (AND TABLE) VTGT R10 3.74kΩ GND2 4 GND1 C9 0.1µF (SEE TEXT) (AND TABLE) R11 2kΩ 图51. 测量工作模式下的基本连接 Rev. 0 | Page 21 of 32 9 CRMS 11287-148 R3 60.4Ω 0.1 10000 图50还显示了CRMS值如何影响响应时间。为测量此时间， 将一个2.14 GHz、0 dBm的RF突发脉冲施加于ADL5906，然 后测量10%至90%上升时间和90%至10%下降时间。 ADL5906 RFIN+ 1000 CRMS (nF) VPOS1 C10 10nF 100 图50. 输出噪声、上升和下降时间与 CRMS 电容的关系， 单载波W-CDMA (TM1-64)、2.14 GHz、PIN = 0 dBm +5V RFIN 10 RISE TIME/FALL TIME (µs) 1000000 OUTPUT NOISE (V p-p) RISE TIME (µs) FALL TIME (µs) 100000 11287-049 如“工作原理”部分所述，VTGT上的电压设置为0.8 V是实现 出色RMS精度与最大动态范围折中的结果。VTGT上的电 压可利用电阻分压器从VREF引脚获得，如图51所示。像 选择设置VTADJ电压的电阻一样，设置VTGT的电阻值必须合 理，既不能从VREF吸取太多电流，也不能引起偏置电流 误差。此外还应注意VREF必须提供用来产生VTADJ和VTGT电 压的总电流。图51和表4给出的值产生的最大VREF电流为 1.7 mA。此电流远低于VREF最大额定电流4 mA。 ADL5906 表5. 不同调制方案下的推荐最小CRMS值 调制/标准 QPSK，5 MSPS(SQR COS滤波器、α = 0.35) QPSK，,15 MSPS(SQR COS滤波器、α = 0.35) 64 QAM，1 MSPS(SQR COS滤波器、α = 0.35) 64 QAM，5 MSPS(SQR COS滤波器、α = 0.35) 64 QAM，13 MSPS(SQR COS滤波器、α = 0.35) W-CDMA，单载波，TM1-64 W-CDMA四载波，TM1-64，TM1-32，TM1-16，TM1-8 LTE，TM1，单载波，20 MHz(2048 QPSK子载波) 峰值包络功率比 (dB) 3.8 3.8 7.4 7.4 7.4 10.56 12.08 11.58 载波带宽 (MHz) 5 15 1 5 13 3.84 18.84 20 CRMSMIN (nF) 1 1 10 1 1 1 1 1 输出噪声 (mV p-p) 84 42 265 380 205 820 640 140 上升/下降 时间(µs) 0.2/10 0.2/10 3/85 0.2/10 0.2/10 0.2/10 0.2/10 0.2/10 表5给出了常用调制方案下的推荐最小CRMS值。使用较低的 电容值会导致RMS测量误差。同时显示了输出响应时间。 如果表5所示的输出噪声过高，可通过如下方式予以降低： 如果仅使用ADL5906 RF输入功率范围的一部分(例如−10 dBm 至−60 dBm)，可提高调整率，使该缩小的输入范围适合 ADL5906的可用输出摆幅(0 V至3.9 V)。 • 提高CRMS • 在ADL5906的输出电压被模数转换器(ADC)采样后，实 施一个均值算法。 只需在输出引脚上增加一个分压器，便可降低输出摆幅， 如图52的A侧所示。ADL5906与0 V至2.5 V输入范围的ADC接 口时，需要降低输出调整率。 表5中的值是依据实验确定的最小容值，对于特定信号类 型，它可确保良好的RMS精度。测试从CRMS引脚上的一个 较大电容值(例如10 µF)开始。对于固定输入功率水平(例如 −10 dBm)，记下VRMS的值。然后逐步降低CRMS的值(可利用按 钮式电容来实现)，直到VRMS的值开始偏离其原始值(这表 明RMS计算的精度在下降，CRMS变得太小)。 R2 7 ADL5906的标称线性输出电压范围为0.3 V至3.7 V。VRMS箝位 至约3.9 V的最大电压，这有助于提高下降沿建立速度，因为 VRMS输出更接近标称线性dB输出范围0.3 V至3.7 V。在0 V至 3.9 V最大输出范围内，斜率可通过附加电阻根据需要进行调 整，如图52所示。 7 R6 6 一般而言，随着载波的峰均比提高，所需的最小RMS均值 电容值会提高。所需的最小CRMS也会随着载波带宽降低而 提高。对于窄带载波，VRMS输出的噪声谱一般也较窄。相 对较窄的频谱曲线要求较大的CRMS值，以降低均值功能的 低通转折频率，并确保RMS计算有效。 输出电压调整 VSET VSET VRMS R1 6 VRMS A B 11287-149 R15 图52. 降低和提高斜率 输出电压摆幅可利用与设置运算放大器在同相模式下的增 益相似的技术来提高(参见图52的B侧)，VSET引脚等效于 运算放大器的反相输入。 VRMS连接到VSET时，ADL5906的标称传递函数为： VRMS = Slope × (PIN − Intercept) 例如，在3.5 GHz时，如果PIN等于0 dBm，则标称输出电压 等于0.052 V/dB × (0 dBm − (−64 dBm) = 3.328 V。 要利用电阻分压器下调此电压，选择R15的值后，利用下 式计算R1： V  − 1 R1 = R15 ×  RMS ' V  RMS  Rev. 0 | Page 22 of 32 (11) ADL5906 要上调此电压，选择R2的值后，利用下式计算R6：  V'  R6 = (R2 || R IN ) RMS − 1 V  RMS  (12) 其中： RIN是VSET的输入电阻(72 kΩ)。 V'RMS是所需的最大输出电压。 VRMS是调整前的标称最大输出电压(参见图9至图26)。 另外，还必须考虑输出摆幅的器件和频率差异，以及 ADL5906输出级的最大输出电压(3.9 V)。“典型工作特性”部 分已清楚地显示主要频段的VRMS器件间分布(参见图12至 图14、图18至图20、图24和图25)。表6中的电阻值(基于3.5 GHz 工作模式而计算)是保守选择的结果，确保所需的输出电压 摆幅绝不会超过ADL5906的输出摆幅(上调时)或0 V至2.5 V ADC的输入范围(下调时)。每种情况所得到的标称最大电 压比所需最大值低100 mV，以便补偿器件间差异和电阻容差。 选择R1、R2、R6和R15时，应注意VRMS引脚的电流驱动 能力和VSET引脚的输入电阻。所选的电阻不能过小，否则 将从VRMS引脚吸取过大电流(VRMS引脚最大可提供10 mA 电流)。另一方面，R2太大也会造成问题。如果所选的R2 值与VSET引脚的输入电阻(72 kΩ)相容，此输入电阻(随器件 不同而略有差异)将影响相应的斜率和输出电压。一般而 言，应确保R2的值至少比VSET的输入电阻小10倍。因此， R6和R2的值必须在1 kΩ到5 kΩ范围内。R1和R15必须使用类 似的值。 表6. 3.5 GHz时的输出电压范围调整示例 所需输入范围(dBm) 0 to −60 −10 to −50 0 to −60 −10 to −50 斜率提高 R6 (Ω) R2 (Ω) 274 2000 681 2000 斜率降低 R1 (Ω) R15(Ω) 787 348 2000 2000 新斜率(mV/dB) 59 70 37 44 Rev. 0 | Page 23 of 32 标称最大输出电压(V) 3.8 3.8 2.4 2.4 ADL5906 系统校准和误差计算 对数一致性误差是指此直线与检波器实际性能的差异。 0 2.5 –1 2.0 –2 1.5 –3 1.0 –4 0.5 –5 OUTPUT VOLTAGE (V) 0 –65 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 –6 PIN (dBm) 图53显示了+25°C、−40°C和+85°C时该误差的曲线(使用0 dBm和−40 dBm两点校准)。依据定义，25°C时校准点(本例 中是−40 dBm和0 dBm)的误差等于0 dB。 在该两点校准误差图上，可明显看到传递函数的残余非线 性，这可通过增加校准点数目来降低。图54显示了三点校 准的校准后误差图。使用多点校准时，传递函数被分为多 段，每段都有自己的斜率和截距。施加多个已知功率水平 (本例中是三个)，并测量多个电压。设备工作时，检波器 的实测电压首先用于确定要使用哪一组存储的斜率和截距 校准系数。然后将适当的斜率和截距值代入公式16，计算 未知功率水平。 选择校准点时，不要求各点之间的间隔距离相等，校准点 数量亦无限制。但是，使用的校准点越多，则校准时间 越长。 图53. 2.14 GHz VRMS 和对数一致性误差 (+25°C、−40°C和+85°C时，使用0 dBm和−40 dBm两点校准) 6.0 (13) 其中： Slope是输出电压的变化除以输入功率的变化(dB)。 Intercept是输出电压等于0 V时计算所得的输入功率水平(注 意，Intercept是一个外推的理论值，不是实测值)。 一般而言，校准是在设备制造期间执行，方法是将两个或 更多已知信号电平施加于ADL5906输入端，然后测量对应 的输出电压。校准点必须在器件线性工作范围内。 采用两点校准时，斜率和截距计算如下： Slope = (VRMS1 − VRMS2)/(PIN1 − PIN2) (14) Intercept = PIN1 − (VRMS1/Slope) (15) 1 3.0 0 2.5 –1 2.0 –2 1.5 –3 1.0 –4 0.5 –5 4.5 0 –65 –55 –45 –35 –25 PIN (dBm) –15 –5 5 –6 图54. 2.14 GHz VRMS 和对数一致性误差 (+25°C、−40°C和+85°C时，使用0 dBm、−40 dBm和−55 dBm三点校准) 图54中，−40°C和+85°C误差图是利用+25°C时的斜率和截 距值产生。这与批量生产环境下的设备校准是一致的，因 为在这种环境下，多温度校准是不切实际的。 执行设备校准，算出斜率和截距，并将其存储在非易失性 存储器中后，就可以利用一个公式根据检波器的输出电压 计算未知输入功率。 PIN (Unknown) = (VRMS(MEASURED)/Slope) + Intercept 3.5 VTADJ = 0.35V 5.0 OUTPUT VOLTAGE (V) VRMS(IDEAL) = Slope × (PIN − Intercept) 4.0 6 OUTPUT VOLTAGE –40°C OUTPUT VOLTAGE +25°C 5 OUTPUT VOLTAGE +85°C 4 ERROR –40°C ERROR +25°C 3 ERROR +85°C 2 5.5 由于斜率和截距随器件而不同，因此必须执行电路板级校 准以实现高精度。理想输出电压的公式可以表示为： (17) ERROR (dB) 1 3.0 4.5 Error (dB) = (VRMS(MEASURED) − VRMS(IDEAL))/Slope 11287-152 3.5 5.0 11287-051 4.0 6 OUTPUT VOLTAGE –40°C OUTPUT VOLTAGE +25°C 5 OUTPUT VOLTAGE +85°C 4 ERROR –40°C ERROR +25°C 3 ERROR +85°C 2 6.0 5.5 ERROR (dB) 图53显示了2.14 GHz时ADL5906的实测传递函数，其中包含 两条曲线：输出电压与输入电平的关系和线性误差与输入 电平的关系。输入电平在−65 dBm至+5 dBm范围内变化时， 输出电压在约0.25 V至约3.9 V范围内变化。 (16) Rev. 0 | Page 24 of 32 ADL5906 (18) DRIFTVRMS是在0 dBm的输入功率水平下，从环境温度变化到 −40°C或+85°C时VRMS的额定漂移(用dB表示，见表1)。 ∆TEMP等于+65°C(冷漂移，即+25°C − (−40°C))或+60°C(热漂 移，即+85°C − +25°C)。Slope是VRMS的额定斜率(见表1)。 4.5 TCVRMS = (0.3 dB/60°C) × 56 mV/dB = 0.28 mV/°C 所用的斜率值也可以是器件校准期间计算出的斜率，这将 使结果略微更精确，因为不同器件的斜率略有差异。 6 5 4 3 4.0 2 3.5 1 3.0 0 2.5 –1 2.0 –2 1.5 –3 1.0 –4 0.5 –5 0 –65 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 –6 PIN (dBm) 表7还列出了VTEMP温度传感器输出的典型温度系数。要计 算特定频率下需要的适当补偿量，应计算VTEMP权重系数， 即VTEMP和VRMS的温度系数之比。表7同样给出了这些权重 系数。 图55. VRMS’ 和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (100 MHz，使用VTEMP 截距补偿) 6.0 5.5 VTADJ = 0.35V VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C 5.0 使用表7所示的数据，VRMS的调整值(VRMS')可通过下式计算： 4.5 VRMS' (V) (19) VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C 5.0 例如，在2.14 GHz时，热漂移的TCVRMS可计算如下：  V − VTEMP25  VRMS' = VRMS −  TEMP  Weighting Factor    VTADJ = 0.35V ERROR (dB) ) × Slope TEMP 6.0 5.5 VRMS' (V) TCVRMS = (DRIFTVRMS/ 从系统校准和工作角度看，实现这一算法唯一需要的额外 测量是在校准期间(即环境温度下)测量和存储VTEMP，并在 工作期间测量VTEMP。实现该算法所需的所有其他信息(即 VRMS的标称温漂和VTEMP的温漂)均基于数据手册的典型规格。 11287-153 如图54所示，在2140 MHz时，虽然斜率不随温度而变化， 但ADL5906的截距却随温度而略有变化(+85°C约为+0.3 dB， −40°C时约为−0.8 dB)。在大多数功率下，截距的这种变化 不随输入功率而变化。表7列出了在100 MHz至5.8 GHz的频 率范围内VRMS的平均温度系数(单位为mV/°C)。此温度系 数通过下式计算： 其中： VTEMP25等于环境温度下系统校准期间VTEMP的实测电压。 VTEMP等于正常工作时VTEMP的电压。 6 5 4 3 4.0 2 3.5 1 3.0 0 2.5 –1 2.0 –2 1.5 –3 1.0 –4 0.5 –5 0 –65 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 –6 PIN (dBm) 图56. VRMS ’和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (700 MHz，使用VTEMP 截距补偿) Rev. 0 | Page 25 of 32 ERROR (dB) 在VTEMP和VRMS均由ADC数字化的应用中，VTEMP电压可用 来进一步改善ADL5906的温漂。 图55至图62显示了在100 MHz至5.8 GHz的频率范围内，当 应用该温度补偿算法时，VRMS’与输入电平和温度的典型关 系图。 11287-054 利用VTEMP改善截距温漂 ADL5906 6.0 5.5 4 5.0 3 4.5 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 –35 –25 –15 –5 5 PIN (dBm) –25 –15 –5 5 图60. VRMS ’和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (2600 MHz，使用VTEMP 截距补偿) 5.0 3 4.5 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 –6 PIN (dBm) –55 VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C –45 –35 –25 –15 –5 5 6 5 4 3 –6 PIN (dBm) 图58. VRMS ’和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (1900 MHz，使用VTEMP 截距补偿) 6.0 VTADJ = 0.45V 0 –65 11287-156 0 –65 VRMS' (V) 4 ERROR (dB) 6.0 5.5 4.5 图61. VRMS ’和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (3500 MHz，使用VTEMP 截距补偿) 6.0 5 5.5 4 5.0 3 4.5 4.0 2 4.0 2 3.5 1 3.5 1 3.0 0 3.0 0 2.5 –1 2.5 –1 2.0 –2 2.0 –2 1.5 –3 1.5 –3 1.0 –4 1.0 –4 0.5 –5 0.5 –5 5.0 4.5 0 –65 –55 –45 –35 –25 –15 –5 5 –6 PIN (dBm) VRMS' (V) VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C 11287-057 VTADJ = 0.35V ERROR (dB) 6 5.5 ERROR (dB) –6 5 VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C VTADJ = 0.35V 5.0 VRMS' (V) –35 6 5.5 VRMS' (V) –45 3 PIN (dBm) 图57. VRMS ’和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (900 MHz，使用VTEMP 截距补偿) 6.0 –55 4 11287-058 –45 0 –65 5 ERROR (dB) –55 –6 6 11287-059 0 –65 VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C 图59. VRMS ’和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (2140 MHz，使用VTEMP 截距补偿) VTADJ = 1V 0 –65 –55 VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C –45 –35 –25 –15 –5 5 6 5 4 3 –6 PIN (dBm) 图62. VRMS ’和对数一致性误差与输入电平和温度的关系 (5800 MHz，使用VTEMP 截距补偿) Rev. 0 | Page 26 of 32 ERROR (dB) VRMS' (V) 4.5 VTADJ = 0.4V 11287-060 5.0 VRMS' (V) VRMS' –40°C VRMS' +25°C VRMS' +85°C ERROR –40°C ERROR +25°C ERROR +85°C 11287-155 VTADJ = 0.35V 5.5 ERROR (dB) 6 5 6.0 ADL5906 表7. 使用VTEMP补偿截距温漂的比例因子 频率 (MHz) 100 700 900 1900 2140 2600 3500 5800 1 TCVRMS，−40°C至+25°C， PIN = 0 dBm (mV/°C) 0.72615 0.81692 0.72615 0.70154 0.68923 0.76154 1.2 1.23931 TCVRMS，25°C至85°C， PIN = 0 dBm (mV/°C) 0.19667 0.295 0.295 0.19 0.28 0.275 0 0.08041 TCVTEMP (mV/°C) 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 TCVRMS基于PIN = −10 dBm时的温漂。 特性说明 有关特性测试如何完成的说明，参见ADL5902数据手册。 Rev. 0 | Page 27 of 32 VTEMP权重系数， −40°C至+25°C (TCVTEMP/TCVRMS) 6.61017 5.87571 6.61017 6.84211 6.96429 6.30303 4 5.99417 VTEMP权重系数， +25°C至+85°C (TCVTEMP/TCVRMS) 24.40678 16.27119 16.27119 25.26316 17.14286 17.45455 ∞ 85.287 ADL5906 评估板 ADL5906-EVALZ是一款配置齐全的4层FR4评估板。正常工 作时需使用5 V/100 mA电源。5 V电源必须连接VPOS和GND 测试环路。RF输入信号施加于SMA连接器(RFIN)。电压输 出至SMA连接器(VOUT1)或测试环路(VOUT)。评估板的 配置选项如表8所示。 VPOS C3 0.1µF C7 0.1µF C4 100pF C5 100pF 10 3 VPOS2 TEMPERATURE SENSOR ADL5906 C10 10nF RFIN R3 60.4Ω RFIN+ RFIN– 14 R2 (OPEN) 7 LINEAR-IN-dB VGA (NEGATIVE SLOPE) C12 10nF VTEMP IDET X2 15 8 X2 VSET VSET R6 0Ω ITGT NIC 2 G=5 6 VRMS R15 (OPEN) NIC 16 NIC 13 VREF 2.3V BIAS AND POWER DOWN CONTROL 5 EPAD 26pF TADJ/ PWDN 1 R12 270Ω 11 VREF R9 1.5kΩ TC2 12 VTGT GND2 R10 3.74kΩ VREF 9 4 VOUT R1 0Ω VOUT1 CRMS C9 0.1µF GND1 GND R11 2kΩ VTGT 11287-150 VPOS1 图63. 评估板原理图 表8. 评估板配置选项 元件 RFIN, R3, C10, C12 功能/注释 RF输入。评估板配置为RFIN+引脚(引脚14)单端驱动。电容C10和C12设置为足够大的值，从 而覆盖器件的整个频率范围。如果不需要在10 MHz以下的频率工作，可以降低这些电容的值。 默认值 RFIN = SMA连接器，C10 = C12 = 10 nF，R3 = 60.4 Ω VTGT, R10, R11 VTGT接口。R10和R11设置为向VTGT提供从VREF获得的0.8 V电压。如果去掉R10和R11，可以 将一个外部电压施加于VTGT测试点。 VPOS, GND, C3, C4, C5,C7 电源接口和去耦。将评估板的电源施加于VPOS和GND测试环路。各电源引脚的标称电源去 耦包括一个100 pF电容和一个0.1 µF电容，100 pF电容应靠近引脚放置。 VTGT = 黑色测试环路， R10 = 3.74 kΩ，R11 = 2 kΩ， VTGT = 0.8 V VPOS = 红色测试环路， GND = 黑色测试环路， C3 = C7 = 0.1 µF，C4 = C5 = 100 pF Rev. 0 | Page 28 of 32 ADL5906 元件 VOUT, VOUT1, VSET, R1, R2, R6, R15 功能/注释 输出接口。测量模式下，VRMS引脚的一部分电压经由R6(一般设置为0 Ω)反馈到VSET引脚。 利用R2和R6形成的分压器降低反馈到VSET的VRMS部分电压，可提高VRMS的斜率幅度。电 阻R1和R15可用来降低输出斜率。 控制器模式下，R6必须开路。这种模式下，ADL5906可控制可变增益放大器(VGA)或电压 可变衰减器(VVA)的增益。将一个设定点电压施加于VSET测试环路，VRMS测试环路或SMA 连接器驱动VGA/VVA的增益控制输入。 默认值 VOUT = 黑色测试环路， VOUT1 = SMA连接器， VSET = 黑色测试环路， R1 = R6 = 0 Ω，R15 = R2 = 开路 C9 RMS均值电容。RMS均值电容的值应根据输入信号的峰均比、要求的输出响应时间和残余 输出噪声设置。 TADJ/PWDN接口。TADJ/PWDN引脚控制斜率温度补偿和/或关断器件。评估板配置如下： VTADJ通过电阻分压器(R9、R12)连接到VREF。可以去掉此分压器(或简单地过载)，将一个 电压施加于TC2测试点，以便将外部电压施加于VTADJ引脚。 C9 = 0.1 µF TC2, R9, R12 TC2 = 黑色测试环路， R9 = 1.5 kΩ，R12 = 270 Ω， VTADJ = 0.35 V 11287-056 11287-055 评估板装配图 图65. ADL5906评估板布局布线(底端) 图64. ADL5906评估板布局布线(顶端) Rev. 0 | Page 29 of 32 ADL5906 外形尺寸 0.35 0.30 0.25 0.65 BSC PIN 1 INDICATOR 16 13 1 12 EXPOSED PAD 2.25 2.10 SQ 1.95 9 TOP VIEW 0.80 0.75 0.70 SEATING PLANE 0.70 0.60 0.50 4 5 8 BOTTOM VIEW 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 0.20 REF 0.25 MIN FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. 111908-A PIN 1 INDICATOR 4.10 4.00 SQ 3.90 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-220-WGGC. 图66. 16引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_WQ] 4 mm x 4 mm，超薄体 (CP-16-23) 尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADL5906ACPZN-R2 ADL5906ACPZN-R7 ADL5906SCPZN-R2 ADL5906SCPZN-R7 ADL5906-EVALZ 1 温度范围 −40°C至+105°C −40°C至+105°C −55°C至+125°C −55°C至+125°C 封装描述 16引脚引线框芯片级封装[LFCSP_WQ] 16引脚引线框芯片级封装[LFCSP_WQ] 16引脚引线框芯片级封装[LFCSP_WQ] 16引脚引线框芯片级封装[LFCSP_WQ] 评估板 Z = 符合RoHS标准的器件。 Rev. 0 | Page 30 of 32 封装选项 CP-16-23 CP-16-23 CP-16-23 CP-16-23 订购数量 250 1,500 250 1,500 ADL5906 注释 Rev. 0 | Page 31 of 32 ADL5906 注释 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D11287sc-0-3/13(0) Rev. 0 | Page 32 of 32