基于運算放大器的PIN驅(qū)動器電路
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為正確端接脈沖發(fā)生器的輸入阻抗，使之為50 Ω，需要確定差分放大器電路的輸入阻抗。這可以利用公式5計算，得出RT = 51.55 Ω，與之最接近的標(biāo)準1%電阻值為51.1 Ω。對于對稱的輸出擺幅，兩個輸入網(wǎng)絡(luò)的阻抗必須相同。這意味著，反相輸入阻抗必須將信號源的Thévenin阻抗和端接電阻納入增益設(shè)置電阻R2。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187734.htm
圖8中，R2約比R1大20 Ω，以補償源電阻RS與端接電阻RT的并聯(lián)組合所引入的額外電阻(25 Ω)。將R4設(shè)為1.02 kΩ（最接近1.025 kΩ的標(biāo)準電阻值），以確保兩個電阻比相等，避免引入共模誤差。輸出電平轉(zhuǎn)換很容易利用AD8137的VOCM引腳來實現(xiàn)，該引腳設(shè)置直流輸出共模電平。本例中，VOCM引腳接地，以提供關(guān)于地的對稱輸出擺幅。
電阻R5和R6設(shè)置穩(wěn)態(tài)PIN二極管電流，如公式6所示。
電容C5和C6設(shè)置尖峰電流，該電流有助于注入和移除PIN二極管中存儲的電荷?？梢愿鶕?jù)特定二極管負載要求，調(diào)整這些電容的值，實現(xiàn)性能優(yōu)化。尖峰電流可以由公式7計算。
ADA4858-3 — 內(nèi)置電荷泵的三通道運算放大器
許多應(yīng)用只提供一個電源，這常常令電路設(shè)計人員感到為難，尤其是當(dāng)需要在PIN電路中提供低關(guān)斷電容時。這種情況下，硅或GaAs PIN二極管驅(qū)動電路可以使用片上集成電荷泵的運算放大器，而不需要外部負電源；其好處是可以顯著節(jié)省空間、功耗和預(yù)算。
高速電流反饋型三通道放大器ADA4858-3就是這樣一種器件，它具有出色的特性，片上集成電荷泵，輸出擺幅可以達到地電壓以下–3 V至–1.8 V（具體取決于電源電壓和負載）。該器件十分魯棒，可以真正為其它電路提供最高50 mA的負電源電流。
ADA4858-3為單電源系統(tǒng)中的互補PIN二極管微波開關(guān)驅(qū)動問題提供了一種獨特的解決方案?；仡檲D4，從中可以看出：即使很少量的反向偏置也有助于降低二極管電容CT，具體取決于PIN二極管的類型。此類驅(qū)動器對GaAs PIN二極管很有利，因為這種二極管通常不需要很大的負偏置就能使關(guān)斷電容(CT)保持較小的值（圖9）。
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)動器?？梢栽谳斎攵嗽黾右粋€緩沖門，使該電路兼容TTL或其它邏輯。對此電路的要求是將TTL 0V至3.5V輸入信號擺幅轉(zhuǎn)換為互補–1.5V至+3.5V擺幅，用于驅(qū)動PIN二極管。
圖10. ADA4858-3用作PIN二極管驅(qū)動器
R1、R2、R3和U1C形成該電路的–1.5V基準電壓，內(nèi)部負電壓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。負基準電壓隨后通過分壓器（R5和R9）與VTTL輸入以無源方式合并。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計算。
負基準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計算。
這些放大器采用電流反饋架構(gòu)，因此必需注意反饋電阻的選擇，反饋電阻對于放大器的穩(wěn)定性和頻率響應(yīng)有著重要作用。對于本應(yīng)用，反饋電阻設(shè)為294 Ω，這是數(shù)據(jù)手冊所推薦的值。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。
對于本應(yīng)用，RF開關(guān)負載為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（圖11）。
圖11. 下變頻器功能框圖
開關(guān)輸出波形和TTL輸入信號如圖12所示。請注意，上升沿和下降沿非常陡峭。由于開關(guān)的開關(guān)時間要求相對較慢（約為50 ns），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330 Ω。
圖12. 顯示RF開關(guān)速度的波形
圖13. 下變頻器的頻譜響應(yīng)
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。
結(jié)束語
如以上三例所示，運算放大器可以創(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IC相當(dāng)。此外，運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)置電荷泵的運算放大器時，無需負電源，這就提高了PIN二極管的驅(qū)動器和其它電路的設(shè)計靈活性。運算放大器易于使用和配置，可以相對輕松地解決復(fù)雜問題。
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