一種對數(shù)視放基線溫度補償?shù)碾娐吩O(shè)計

張曉波

關(guān)鍵詞：基線、溫度補償

1引言

在現(xiàn)代接收系統(tǒng)中，需要處理具有窄脈寬大動態(tài)的高密度脈沖信號，這就使得對數(shù)放大器得到廣泛應(yīng)用。檢波對數(shù)視頻放大器（DLVA）先用線性響應(yīng)二極管檢波器對射頻信號的包絡(luò)進(jìn)行檢波，在隨后的視頻帶寬放大器內(nèi)對檢波器的輸出近似壓縮成一個對數(shù)函數(shù)。在使用DLVA的過程中，基線是一個重要的指標(biāo)，不僅受鏈路本身的影響，而且受溫度的影響也非常明顯，由于溫度的影響基線會產(chǎn)生漂移，直接會影響整個接收系統(tǒng)的使用，導(dǎo)致測試參數(shù)不準(zhǔn)確。本文針對DLVA的溫度特性，設(shè)計一種用模擬電路的方式來補償基線受溫度漂移的影響。

2溫度漂移分析

2.1基線的成分

基線是指DLVA在無信號輸入情況下輸出電壓值，即零輸入時，直流偏置（也稱失調(diào)電壓）。

對于一個包含微波放大器，檢波管以及視頻放大器的DLVA來說，如圖1所示，其噪聲成分還是比較復(fù)雜。主要包含三方面：檢波器前的微波噪聲，噪聲與信號構(gòu)成的交調(diào)噪聲以及檢波器后的視頻噪聲。

微波噪聲在檢波管的作用下，產(chǎn)生了噪聲自相關(guān)分量，轉(zhuǎn)換為檢波電平。所以微波噪聲確實是基線重要組成部分。

交調(diào)噪聲主要是噪聲與信號產(chǎn)生的互相關(guān)分量，主要影響正切靈敏度（TSS），基線是無信號情況下的直流偏置，所以交調(diào)噪聲對基線沒有影響。

而視頻噪聲是檢波管以及檢波管后的電路產(chǎn)生，不會產(chǎn)生自相關(guān)分量，同時頻率較低，通常視頻帶寬不超過100MHz，這樣的噪聲在示波器中顯示為電壓的無序抖動。

良好的基線溫度穩(wěn)定性是DLVA的關(guān)鍵。要實現(xiàn)好的溫度穩(wěn)定性就需要溫補電路，DLVA的溫補是在對數(shù)視頻放大器上進(jìn)行補償?shù)?，這是因為對放的增益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于射頻鏈路的增益，進(jìn)行溫補后效果較好。當(dāng)然要想實現(xiàn)有效的溫補，首先必須弄清溫度給電路帶來了何種影響，這樣設(shè)計的溫補電路才具有針對性，才能發(fā)揮更好的作用。

從圖1可以看出，對放的反向輸入端與正向輸入端的器件完全不同，從而其溫度特性也不相同。這樣在對放的輸入端，實質(zhì)上形成了以溫度為自變量的差模信號。一般的運放這樣輸入不一致可能不會有太大影響。但DLVA所使用的對放往往具有幾千倍的電壓放大倍數(shù)，溫度引起的微小變化在輸出端的變化將變得非常明顯，尤其是反向輸入端連接是檢波二極管，其溫度特性明顯。因此，由于對數(shù)視頻放大器輸入的不平衡性是造成溫度漂移的主要原因。

3溫補電路設(shè)計

3.1溫補電路結(jié)構(gòu)

如圖1所示，反向輸入端溫度特性變化最大的就是檢波二極管，如果在正向輸入端也串入二極管再配合溫補電阻，這樣就能基本達(dá)到溫度信號的共模，從而消除溫度的影響。圖2電路是正斜率溫補電路，具體溫補方向見圖3，圖4電路是負(fù)斜率溫補電路，具體溫補方向見圖5。

DLVA的溫補工作量比較大，這是因為DLVA的溫度特性受到了檢波管溫漂特性、對放失調(diào)電壓溫漂特性以及溫補用的二極管本身溫漂特性的影響。這些器件的溫漂特性，不僅隨著批次的不一樣發(fā)生變化;同時，在通電一段時間后，也會發(fā)生變化。為了減小調(diào)試量了，溫補電路作如下分段補償設(shè)計，來實現(xiàn)高低溫分開補償?shù)哪康?，如圖7所示：

而節(jié)點B的電壓受到節(jié)點A的影響，節(jié)點A本質(zhì)上是一個鉗位電壓，鉗位于二極管的導(dǎo)通電壓，但二極管的導(dǎo)通電壓是受到溫度影響的。所以節(jié)點B是個溫度敏感節(jié)點。當(dāng)溫度超過25℃時，節(jié)點A電壓下降，節(jié)點B電壓從零進(jìn)入負(fù)電壓。由于U1有很大的反向放大倍數(shù)，此時U1直接飽和，輸出上軌電壓，二極管D2導(dǎo)通，H節(jié)點輸出D2的溫漂特性，C節(jié)點為零;同理溫度低于25℃時，C節(jié)點輸出D3的溫漂特性，H節(jié)點為零。將C節(jié)點接入對放的第一級運放正向輸入端，而H接收接入對放的第二級運放的反向輸入端，這樣就實現(xiàn)了對放高低溫下的分段補償。

4 結(jié)論

這樣的分段好處是非常明顯，高溫的調(diào)整不影響低溫，低溫的調(diào)整不影響高溫，可以大大減少調(diào)試工作量，提高了效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅鵬，丁亞生.對數(shù)放大器的原理與應(yīng)用（上）.電子產(chǎn)品世界，2005，04A

[2] 于爭.信號完整性揭秘.北京：機械工業(yè)出版社，2013