引言

　　在基站設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定的溫度性能極其重要，因?yàn)橐暬局苓吳闆r和地點(diǎn)的不同而不同，環(huán)境溫度可能變化很大。RMS檢波器如果隨溫度變化的準(zhǔn)確度很高，就可以提高基站設(shè)計(jì)的電源效率。LTC5582和雙通道LTC5583是一個(gè)RMS檢波器系列的兩款器件，LTC5582在10GHz的頻率范圍內(nèi)可提供極其穩(wěn)定的溫度性能 （從-40℃至85℃），而LTC5583的頻率范圍則在 6GHz內(nèi)。不過，它們的溫度系數(shù)隨頻率而改變，而沒有溫度補(bǔ)償下，隨溫度變化而產(chǎn)生的誤差可能大于0.5dB.因此，有時(shí)有必要針對不同的頻率優(yōu)化溫度補(bǔ)償，以改善準(zhǔn)確度，使誤差<0.5dB.此外，溫度補(bǔ)償可以僅用兩個(gè)外部電阻器實(shí)現(xiàn)，而無需外部電路。

　　輸出電壓的變化由以下等式?jīng)Q定：

　　△VOUT= TC1 x （TA - tNOM） + TC2 x （TA - tNOM）2 + detV1 + detV2 （等式 1）

　　其中TC1和TC2分別是1階和2階溫度系數(shù)。TA是實(shí)際的環(huán)境溫度，tNOM是室內(nèi)基準(zhǔn)溫度25℃，detV1和detV2是RT1和RT2未設(shè)定為零時(shí)的輸出電壓變化。

圖1:1階△VOUT隨溫度的變化

　　就LTC5582和LTC5583而言，計(jì)算溫度補(bǔ)償電阻值的方法是相同的（參見圖2和圖3）。兩個(gè)控制引腳是RT1和RT2,RT1設(shè)定TC1 （1階溫度補(bǔ)償系數(shù)），RT2設(shè)定TC2 （2階溫度補(bǔ)償系數(shù)）。如果不需要溫度補(bǔ)償，那么將RT1和RT2短路到地，就可以很方便地關(guān)閉溫度補(bǔ)償功能。

圖2:引腳RP1和RP2的簡化原理圖

圖3:引腳RT1和RT2的簡化原理圖

　　LTC5583的溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)

　　LTC5583包括兩個(gè)額外的引腳RP1和RP2,RP1控制TC1的極性，RP2控制TC2的極性。不過，在采用一個(gè)固定的RT1或RT2值時(shí)， 溫度系數(shù)的大小相等， 只是極性倒轉(zhuǎn)。通道A和通道B共享補(bǔ)償電路，因此兩個(gè)通道一起受到控制。

　　圖1說明了在1階溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，VOUT作為溫度的函數(shù)是怎樣變化的。圖中僅顯示了3個(gè)電阻值，以說明增大電阻值會(huì)使斜線斜率增大。斜線極性由RP1引腳控制。

　　圖4說明了2階溫度補(bǔ)償對VOUT的影響。該曲線的極性由RP2控制。其曲率取決于電阻值。1階和2階溫度補(bǔ)償合起來的總體影響由等式1給出。

圖4:2階VOUT隨溫度的變化

　　以LTC5583在900MHz輸入時(shí)的情況為例。步是測量沒有溫度補(bǔ)償時(shí)VOUT隨溫度的變化。圖5顯示未補(bǔ)償時(shí)的VOUT.線性誤差隨溫度的變化以25℃時(shí)的斜線和截取點(diǎn)為基準(zhǔn)。為了限度地減小輸出電壓隨溫度的變化，紅色 （85℃） 的線性度曲線必須下移，藍(lán)色 （-40℃） 的線性度曲線必須上移，以與黑色室溫時(shí)的曲線一致，并盡可能多地重疊。接下來就是一步一步地設(shè)計(jì)了。

圖5:在900MHz時(shí)未補(bǔ)償?shù)腖TC5583

　　步。以dB為單位從圖5估計(jì)所需的溫度補(bǔ)償。例如，讀取輸入功率為-25dBm時(shí)的曲線值，這是動(dòng)態(tài)范圍的中部。將以dB為單位的線性誤差乘以30mV/dB （典型的VOUT斜率），以將單位轉(zhuǎn)換為mV.

　　低溫 （-40℃） = +13mV 或 +0.43dB

　　高溫 （85℃） = -20mV 或 -0.6dB

　　這是隨溫度變化所需的輸出電壓調(diào)節(jié)量。

　　第二步。確定RP1和RP2的極性以及1階和2階補(bǔ)償解決方案。為了找到解決方案，設(shè)a = 1 階項(xiàng)，b = 2 階項(xiàng)。設(shè)定這兩項(xiàng)的值，使它們滿足-40℃和85℃的溫度補(bǔ)償要求。

　　a – b = +13mV （等式2）

　　a – b = -20mV （等式3）

　　a = 16.5 （1階解決方案）

　　b = 3.5（2階解決方案）

　　等式2和等式3中"a"和"b"的極性由1階項(xiàng)和2階項(xiàng)的極性決定，這樣，它們的和在低溫（-40℃） 時(shí)滿足+13Mv和高溫時(shí)滿足-20mV（85℃） 的調(diào)節(jié)要求。參見圖6.1階項(xiàng)和2階項(xiàng)或者為正、或者為負(fù)。因此?？偣灿?種組合。在這種情況下，僅當(dāng)兩項(xiàng)均為負(fù)時(shí)，它們的和才能滿足所需補(bǔ)償。

圖6:1階和2階解決方案的極性

　　圖7顯示了在-40℃和+85℃時(shí)所需的1階和2階補(bǔ)償。請注意，1階和2階補(bǔ)償?shù)臉O性是負(fù)的，這樣，當(dāng)兩條曲線相加時(shí)，它們的和才能對VOUT產(chǎn)生所需的調(diào)節(jié)。結(jié)果，TC1和TC2為負(fù)，RP1和RP2從圖8和圖9決定。請注意，兩個(gè)解決方案的值加起來在-40℃時(shí)約等于+13mV,在+85℃時(shí)約等于-20mV.

圖7:溫度補(bǔ)償解決方案

圖8:1階溫度補(bǔ)償系數(shù)TC1隨外部RT1值的變化

圖9:2 階溫度補(bǔ)償系數(shù)TC2隨外部RT2值的變化

　　RP1 = 開路

　　RP2 = 短路

　　第三步。計(jì)算一個(gè)溫度極限的溫度系數(shù)，利用圖8和圖9確定 RT1和RT2的電阻值。

　　a = 16.5 =TC1 x （85 - 25）；TC1 = 0.275mV/℃

　　RT1 = 11KΩ （根據(jù)圖8）

　　b = 3.5 = TC2 x （85 - 25）2;TC2 = 0.972uV/℃2

　　RT2 = 499Ω （根據(jù)圖9）

　　圖10顯示了LTC5583的兩個(gè)輸出通道之一隨溫度變化的性能。請注意與圖5中未補(bǔ)償VOUT相比的溫度性能改進(jìn)。就大多數(shù)應(yīng)用而言，這也許能滿足要求了。不過，對于某些需要更佳準(zhǔn)確度的應(yīng)用， 可以執(zhí)行二次迭代以進(jìn)一步改善溫度性能。為了簡化計(jì)算可忽略detV1和detV2項(xiàng)，因?yàn)檫@兩項(xiàng)不受溫度影響。因此，解決方案是不的。不過，在改進(jìn)隨溫度變化的準(zhǔn)確度方面，這么做很有用，如下所示。

圖10:1階迭代溫度補(bǔ)償?shù)腖TC558輸出

　　2次迭代計(jì)算

　　步。從圖10中確定所需補(bǔ)償，采用與次迭代時(shí)相同的方法。

　　低溫 （-40℃） = -3mV 或 -0.1dB

　　高溫 （85℃） = -3mV 或 -0.1dB

　　給1次迭代增加新值

　　低溫 （-40℃） = -3mV + 13mV = 10mV

　　高溫 （85℃） = -3mV - 20mV = -23mV

　　重復(fù)第二步和第三步，計(jì)算 RT1和RT2值。

　　RT1= 11KΩ

　　RT2= 953Ω

　　RP1 = 開路

　　RP2 = 短路

　　經(jīng)過兩次迭代后的性能結(jié)果如圖11所示。隨著溫度變化，動(dòng)態(tài)范圍為 50dB （0.2dB線性誤差） 和 56dB （1.0dB的線性誤差）。從表1中可查到其他頻率時(shí)的溫度補(bǔ)償值。

圖11:2階迭代后溫度補(bǔ)償?shù)腣OUT

表1:LTC5583 要在各種不同的頻率時(shí)實(shí)現(xiàn)的溫度性能，推薦采用以下設(shè)定和電阻值

　　這種迭代過程可以一再重復(fù)，以進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度。就大多數(shù)應(yīng)用而言，這將允許設(shè)計(jì)師按照所需要的準(zhǔn)確度引入補(bǔ)償。

　　LTC5582單檢波器

　　計(jì)算LTC5582的補(bǔ)償值以求出RT1和RT2的方法是相同的，而且更容易，因?yàn)闃O性已經(jīng)預(yù)先確定了。TC1和TC2為負(fù)。從表2中可查出在其他頻率時(shí)的RT1和RT2值。圖8和圖9中顯示的補(bǔ)償系數(shù)對LTC5582而言是不同的。在數(shù)據(jù)表中進(jìn)行查找，以獲得更多信息。

表2:LTC5582要在各種不同的頻率時(shí)實(shí)現(xiàn)的溫度性能，推薦采用以下RT1和RT2值

　　結(jié)論

　　LTC5582和LTC5583僅用兩個(gè)外部補(bǔ)償電阻器，就可以提供卓越的溫度性能。計(jì)算補(bǔ)償電阻器的過程很簡單，而且可以迭代，以實(shí)現(xiàn)更高的性能。本文所舉例子是LTC5583在900MHz RF輸入時(shí)的情況，但是在該IC允許頻率范圍內(nèi)的任何頻率上，同樣的方法都可以應(yīng)用于LTC5582和LTC5583.隨溫度變化的性能相當(dāng)一致。所得性能結(jié)果為，隨溫度變化的準(zhǔn)確度可低于輸出電壓的1%.