優(yōu)化RF調(diào)諧電路的性能

在RF電子電路中使用變?nèi)?a target="_blank">二極管有很多方面。變?nèi)荻O管電路的配置會影響其運行——一些微小的變化可能導(dǎo)致性能的重大差異。

鑒于RF電路并不總是容易優(yōu)化，有必要確保變?nèi)荻O管電路利用驅(qū)動變?nèi)荻O管的最佳方法以及最成功的基本電路。

變?nèi)荻O管（或“變電容”）二極管主要用于射頻（RF）電路，以提供可通過改變施加電壓來改變的電容。這些類型的二極管通常用于調(diào)諧電路，例如無線麥克風和無線電等無線應(yīng)用中的RF振蕩器和濾波器。因此，設(shè)計人員應(yīng)該了解使用非易失數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）提供用作壓控電容器的變?nèi)荻O管的偏置電壓的好處。

變?nèi)荻O管在反向偏置下工作，在P-N結(jié)周圍形成一個耗盡區(qū)。改變反向偏置的電平會改變耗盡區(qū)的厚度，從而改變二極管的有效電容。電壓增加會導(dǎo)致電容減小。

變?nèi)荻O管的標稱電容值以及最大和最小電壓電平可實現(xiàn)的電容范圍。增加偏置電壓范圍會增加可用的電容范圍，但設(shè)計人員也可以尋找電容電壓比更大的變?nèi)荻O管。

產(chǎn)生可變偏置電壓的便捷解決方案是使用DAC。大多數(shù)DAC的輸出電壓范圍為0 V至+5.5 V。但是，如果需要更高的電壓偏置，則可以使用高壓DAC。但是，在同相配置中使用低成本、高壓運算放大器來提供來自公共5.5 V DAC的輸出電壓電平轉(zhuǎn)換可能更具成本效益。

一些射頻功率放大器應(yīng)用（如GSM和CDMA蜂窩基站、雷達、有線電視和便攜式無線電設(shè)備）使用LDMOS晶體管。然而，由于漏極-柵極區(qū)域的電荷積聚，在固定柵極偏置電壓（VGS）的溫度范圍內(nèi)，靜態(tài)電流（IDQ）可能會有明顯的漂移。IDQ隨柵極偏置電壓和溫度成比例變化。為了保持高線性度的最大輸出功率，IDQ需要在所有工作溫度范圍內(nèi)保持恒定。為此，需要在工作期間調(diào)整柵極偏置電壓以補償溫度變化。在這些類型的應(yīng)用中，偏置控制電路中可以使用MCP4716或MCP4726等數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），以將IDQ保持在±4%范圍內(nèi)。

一些簡單的RF電路使用變?nèi)荻O管或變電容二極管來提供電容，該電容可以通過改變施加的電壓來改變。這些類型的二極管通常用于調(diào)諧電路，例如無線應(yīng)用中的RF振蕩器和濾波器，例如無線麥克風和無線電。

變?nèi)荻O管在反向偏置下工作，在P-N結(jié)周圍形成一個耗盡區(qū)。改變反向偏置的電平會改變耗盡區(qū)的厚度，從而改變二極管的有效電容。電壓增加會導(dǎo)致電容減小。變?nèi)荻O管的標稱電容值以及最大和最小電壓電平可實現(xiàn)的電容范圍。DAC可以為產(chǎn)生可變偏置電壓提供方便、經(jīng)濟高效的解決方案。

使用 DAC 確實會引入潛在誤差源。變?nèi)荻O管受到偏置電壓任何形式的幅度變化的影響，導(dǎo)致電容發(fā)生不希望的偏移。使用微控制器對DAC輸出電壓進行編程時，可以考慮確定性誤差。

應(yīng)考慮的主要錯誤來源包括：

? 變?nèi)荻O管非線性

? 偏移誤差

? DAC 積分非線性 （INL）

RF調(diào)制也可能由噪聲源（可能來自系統(tǒng)中的天線）引起的電壓引起。圖1顯示了壓控振蕩器的LC-Tank電路部分。該電路允許在無線麥克風或收音機中進行FM調(diào)制。在這里，背靠背變?nèi)荻O管配置將RF調(diào)制的影響降至最低。如果注入變化的信號，則一個二極管上的偏置隨著另一個二極管的減小而增加，從而保持總電容不變。請注意，兩個二極管彼此串聯(lián)，因此電容是單個變?nèi)荻O管設(shè)置的一半。

為防止RF信號影響調(diào)諧電路外部的電路，偏置電壓通過隔離電阻或RF扼流圈饋送。

使用DAC偏置變?nèi)荻O管還有其他好處。例如，多級應(yīng)用中可以使用多個輸出通道DAC器件。或者，四通道DAC中的三個通道可能用于用于低頻、中頻和高頻濾波的單獨帶通濾波器。第四個輸出可用于電路中其他位置的失調(diào)電壓校準，或者在不使用時關(guān)閉。這樣就無需設(shè)置單獨的偏置方案，從而節(jié)省了電路板空間并縮短了設(shè)計時間。

一些DAC，例如MCP4728，提供非易失性存儲器。這使得輸出電壓電平和通道狀態(tài)（開/關(guān)）等配置數(shù)據(jù)能夠存儲在DAC的板載非易失性存儲器中。然后，可以將設(shè)備重置或在已知狀態(tài)下上電，從而可以存儲預(yù)編程的調(diào)諧。當發(fā)生所需事件或輸入時，或者斷電并恢復(fù)供電時，可以調(diào)用此調(diào)諧。

使用DAC偏置變?nèi)荻O管還有其他好處。例如，多輸出通道DAC器件可用于多級應(yīng)用。此外，在四通道DAC中，三個通道可能用于用于低頻、中頻和高頻濾波的單獨帶通濾波器。第四個輸出可用于電路中其他位置的失調(diào)電壓校準，也可以在不使用時關(guān)閉。通過避免設(shè)置單獨的偏置方案，可以節(jié)省空間和設(shè)計時間。

MCP4728等一些DAC還提供板載非易失性存儲器，可以存儲輸出電壓電平和通道狀態(tài)（開/關(guān)）等配置數(shù)據(jù)。這使得器件能夠復(fù)位或上電至已知的設(shè)置狀態(tài)，從而可以存儲預(yù)編程的調(diào)諧。當發(fā)生所需事件或輸入或斷電和恢復(fù)供電時，可以調(diào)用該曲調(diào)

審核編輯：郭婷