AD8310的介绍与应用摘要：AD8310是 AD公司生产的一种高速电压输出型对数放大器。它可对DC到440MHZ勺频率范围进行解调。在15ns内对接地负载的驱动电流可达 25mA且功 耗极低。AD8310采用先进的压缩技术，其动态范围高达95dB,而误差仅为土 3dB 该器件性能稳定且易于使用， 外部不需其它重要元件。 文中介绍了该芯片的内部 结构、原理以及应用设计方法。关键词：对数放大器；增益；斜率； AD83101 概述AD8310是 一个高速电压输出、解调频率范围为 DS 440MHZ勺对数放大器， 它内含六个串联的放大器限幅器，且每个放大器限幅器的小信号增益均为 14. 3 dB，在900MHZ寸带宽为3 dB。它共使用了 9个检测器，检波范围从 91 dBV+ 4dBV （我们定义rms为1V的正弦波的幅值为0dB），即土 40卩V 2. 2V。AD8310的解调输出可精确标定，其对数斜率为 24mV%dB,截止电压 为108 dBV,并以独立的供电电压和独立的温度作为标定参数。AD8310采用完全差动输入，可提供适当的输入阻抗（采用1kQ电阻与1pF电容并联）。用简单的网络与50Q的输入匹配可保证78dBn+ 17dBm的功率灵敏度。100MHz 时的对数线性度的典型值在土 0. 4 dB以内，仅稍大于440MHZ时的线性度。AD8310 没有最小使用频率的限制， 因而可用于低音频频率。 在较轻负载时， 输出电压的 上边界低于电源电压200mV;下边界受到噪音限制，距离负电源电压 400mV其 斜率和截止点可通过外部阻抗来改变。AD8310允许输出负载有较大的变化范围， 并可驱动高达100pF的容性负载。AD8310 集低成本、小体积、低功耗、高精度、高稳定性、宽动态范围等诸 多优点于一身， 其频率范围可从音频到超高频。 另外，它还具有响应时间快、 负 载驱动能力强等特点，可广泛应用于需要衰减信号到分贝级的电路中。 AD8310 在工业上的使用温度范围为40C+ 85C,封装采用8脚小型SO形式。AD8310 的特性如下：为多级解调的对数放大器；采用电压输出，上升时间小于 15ns； 承受大电流的能力为 1dBV+ 4dBV； 采用最小2. 7V的单端电源电压；具有DC440MHZ的工作范围和土 0. 4dB的线性度；对数斜率为25mWdB,截止电压为108dBV 具有高度的温度稳定性；有完全差动的直流耦合信号通路； 100卩s的上电时间，1卩A的休眠电流；AD8310 对数放大器可用于信号电平到分贝格式的转换、发射机天线的功耗 测量、接收器信号的强度指示、 廉价雷达和声波定位仪的信号处理网络以及频谱 分析等领域。2 内部结构图1为AD8310的结构框图。图中的6个主放大器/限幅器以及与它们相连 的全波检测器用来处理整个动态范围低 23部分的信号，其余信号由位于无源衰减器14. 3dB抽头处的三个顶端检测器处理。第一级放大器输出低噪声的谱密 度。以上几部分的偏置有两个参考：一个决定它们的增益，另一个决定对数斜率 并稳定电源和温度浮动的带隙电路。 AD8310通过ENBL勺COM兼容电平来置位 和复位。9个检测器输出的差动电流模式汇合后被转换成单边模式（理论标定值 为2卩A/dB）,经过3kQ的负载阻抗后，将其输出电压由一高速的 4倍增益缓 冲放大器放大，最后从 VOUT俞出，其斜率为24mWdB。没有进入缓冲的电压则 允许经过一定的函数关系调整后进入 BFIN,包括附加在外部的后置解调滤波电 容以及斜率、截止电压的改变等。增益的最后一级包括偏置敏感电路， 并产生双 极性输出电流，经OFLT处的片内电容积分，最后输出的电压用于消除第一级输 出中的从偏置。由于该电压没有涉及信号输入处的连接，所以没有在反馈回路上SUPPLTIENBLENABLE引入额外的电极，从而保证了偏置校准回路的稳定。BITFER-I SPIT .OFFSET Ofilur3 AD8310的使用AD8310的高增益和宽带宽使得它对输入端极宽频率范围内的所有信号都非 常敏感。因此，不用滤波器将很难区别出所需的信号，并会提高噪音的基础水平， 所以，屏蔽和电源退耦是至关重要的。使用AD8310时应在VPOS端接上退耦电容，并设置一个地层，以便为公共端 COM提供低阻抗。3. 1基本连接图2为AD8310的典型应用连接图，由 VPOSg供2. 7V5. 5V的电源电压 在靠近管脚处连有0. 01卩F的退耦电容，有时也在电源上连接一小电阻来滤除 电源线上的噪声，ENBL的阈值输入约为1. 3V。在单端输入时，应将C1接地， 使信号通过C2耦合输入。在使用使能端时，为尽量避免启动时的瞬态过程，C1与C2的大小必须完全相等。可用52. 3Q的电阻与1. 1kQ的输入阻抗并联， 以产生一个简单的宽带50Q的匹配输入，当然，也可使用输入匹配网络。在高 频应用中，为减少不需要的低频信号耦合，其转换频率f HP应尽可能咼；而在低频应用中，出于相同的考虑，必须在输入端增加一个简单的RC氐通滤波网络，并应紧靠耦合电容的信号产生端，以降低给定高通转折频率所需的电容值。52. JqQISR1 ESBL BF!*Vp(yS AD$31OJSLOjOy QFJrTT f 4 Y L图2 堪本连捲圈3. 2斜率和截止电压的调整当系统校准不是很有效时，可以使用图3所示的调整电路，并可逐一地或整 体地对AD8310的绝对精度微调。其对数斜率可通过 VR1来改变，图3中可提供 的校准范围为土 10%( 22. 6mWdB27. 4mWdB),调整功能是依靠一个精密 的信号发生器交替产生两个固定的输入电平来实现的，一般位于动态范围的中心 附近，如一60dB和一20dB。换句话说，使用的是位于动态范围中心的 AW调制 信号。对于调制深度为M的信号，一个调制周期内的峰和谷分贝变化值由下式决 疋： dB= 20log 10 (1+ M /( 1 M)52.VH2 loom0.01 pFTMr IEH9C BFINAPOSAD61I0bio row QFLTvoirr j I s nF 7 tOk(4JVpos-3V.FOR Vpoi-*5VbHi*S5DkllJ?5kQvgTfiissn9vtinNC-W CONNECT圈)斜車郸酸If电斥的河葆4应用设计举例AD8310不仅功能强大，而且易于使用，它只需极少的外部元件，并且绝大 多数都可以通过简单的电路迅速连接。以下几个典型的应用实例。4 . 1驱动电缆在3V或者更高的电源电压下，AD8310能以2. 5V的电压来驱动100Q的接 地负载；当驱动50 Q的电缆时，如果需要反向终端，AD8310的输出应与之串 联，图4为驱动电缆时的输出响应，这时负载上的斜率可达到12mV/dB。有时 它也用于驱动无远程终端的电缆，但此时的对数斜率不可能再降低。4. 2 DC耦合输入在一些特殊场合，需要对直流输入进行处理，由于AD8310的内部是直流耦合的，因此，人们很自然会想到选用它，但为保证第一级的适当偏置，AD8310的 差动输入必须高于2V，这超过了 COM的电位。通常，AD8310的输入信号都是 以地为参考的单边信号，因此必须为信号提供参考点的转变和单端到差动的转 换，从而使其正确驱动 AD8310的输入。图5是一种如何利用AD8138差动放大器来实现以中值电压为参考的参考点 的转变和单端到差动的转换电路。 该电路由4个499Q的电阻建立了一个增益整 体。当在AD8138的VCOM管脚加以2. 5V （可由参考电压的电阻分压获得） 电压时，AD8138可输出2.5V的共模电压，其差动输出可直接用来驱动 AD8310 的1. 1kQ的输入阻抗。此时，必须对AD8138的失调电压进行调整。若在OFLF 管脚加以1. 9V左右的理论电压，AD8310内部的失调补偿电路就会失去作用。 因此，对AD8138的偏置调整可同时调整两个器件的失调电压。调整的过程是把输入电路接地，同时轻微改变AD8138上反相输入中的增益电阻（图5中的50Q 电位器），直到AD8138的输出达到最小值。由于动态范围的低端受到 AD8138 输出的宽带噪声的限制，其值约为 425 Vp-p。因此，当电路并不需要对冲激响 应作出极其迅速的响应时，可在AD8138与AD8310之间加上一个差动的低通滤 波器而不必使用AD8310所构成的电路。图5比沆耦合对数放大料的垃用电肾5结束语AD8310具有低成本、低功耗、高精度、高稳定性、宽动态范围等诸多优点， 响应频率范围可从音频到超高频， 且反应快，外部不需其它重要元件，同时还具 有良好的负载驱动能力，可广泛应用于需要衰减信号到分贝级的电路中。