運(yùn)算放大器：驅(qū)動(dòng)PIN二極管替代方案

圖9 GaAs CT電容與電壓的關(guān)系

圖10所示電路用ADA4858-3作為PIN二極管驅(qū)動(dòng)器?？梢栽谳斎攵嗽黾右粋€(gè)緩沖門，使該電路兼容TTL或其他邏輯。對(duì)此電路的要求是將TTL 0V至3.5V輸入信號(hào)擺幅轉(zhuǎn)換為互補(bǔ)–1.5～+3.5V擺幅，用于驅(qū)動(dòng)PIN二極管。

圖10 ADA4858-3用作PIN二極管驅(qū)動(dòng)器

R1、R2、R3和U1C形成該電路的–1.5V基準(zhǔn)電壓，內(nèi)部負(fù)電壓CPO由片內(nèi)電荷泵產(chǎn)生。電容C3和C4是電荷泵工作所必需的。負(fù)基準(zhǔn)電壓隨后通過分壓器（R5和R9）與VTTL輸入以無(wú)源方式合并，所產(chǎn)生的電壓(VRD)出現(xiàn)在U1B的同相輸入端。U1B輸出電壓可以利用公式8計(jì)算。
(8)
其中：
(9)
負(fù)基準(zhǔn)電壓也被饋送至放大器U1A，在其中與TTL輸入合并，所得輸出電壓V2可以利用公式10計(jì)算。
(10)
這些放大器采用電流反饋架構(gòu)，因此必須注意反饋電阻的選擇，反饋電阻對(duì)于放大器的穩(wěn)定性和頻率響應(yīng)有著重要作用。對(duì)于本應(yīng)用，反饋電阻設(shè)為294Ω，這是數(shù)據(jù)手冊(cè)所推選的值。輸出電壓V1和V2分別可以用公式8和公式10表示。輸出尖峰電流量可以利用公式3和電容C5、C6上的電壓確定。設(shè)置PIN二極管導(dǎo)通電阻的穩(wěn)態(tài)電流由R11與R12上的電壓差確定，并取決于PIN二極管曲線和系統(tǒng)要求。

對(duì)于本應(yīng)用，RF開關(guān)負(fù)載為MASW210B-1硅PIN二極管單刀雙擲（SPDT）開關(guān)，用于微波下變頻器的前端（見圖11）。

圖11 下變頻器功能框圖

開關(guān)輸出波形和TTL輸入信號(hào)如圖12所示。請(qǐng)注意，上升沿和下降沿非常陡峭。由于開關(guān)的開關(guān)時(shí)間要求相對(duì)較慢（約為50ns），因此本應(yīng)用沒有使用尖峰電容C5和C6。設(shè)置穩(wěn)態(tài)二極管電流的電阻R11和R12均為330Ω。

圖12 顯示RF開關(guān)速度的波形

圖13顯示了下變頻器前端的頻譜響應(yīng)；開關(guān)SW1位于固定位置，以消除插入損耗。請(qǐng)注意，圖中不存在諧波或邊帶，充分表明沒有明顯的100 kHz開關(guān)偽像從ADA4858-3片內(nèi)電荷泵散出，這是在此類應(yīng)用中使用這些器件的重要考慮因素。

圖13 下變頻器的頻譜響應(yīng)

結(jié)論
以上三例說明，運(yùn)算放大器可以創(chuàng)造性地用作傳統(tǒng)放大器的替代方案，其性能與PIN二極管專用驅(qū)動(dòng)IC相當(dāng)。此外，運(yùn)算放大器可以提供增益調(diào)整和輸入控制功能，而且當(dāng)使用內(nèi)置電荷泵的運(yùn)算放大器時(shí)，無(wú)須負(fù)電源，這就提高了PIN二極管的驅(qū)動(dòng)器和其他電路的設(shè)計(jì)靈活性。運(yùn)算放大器易于使用和配置，可以相對(duì)輕松地解決復(fù)雜問題。