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        一種對(duì)數(shù)視放基線溫度補(bǔ)償?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)

        2022-02-22 22:08:52張曉波
        科技信息·學(xué)術(shù)版 2022年7期

        張曉波

        關(guān)鍵詞:基線、溫度補(bǔ)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(dòng)態(tài)的高密度脈沖信號(hào),這就使得對(duì)數(shù)放大器得到廣泛應(yīng)用。檢波對(duì)數(shù)視頻放大器(DLVA)先用線性響應(yīng)二極管檢波器對(duì)射頻信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行檢波,在隨后的視頻帶寬放大器內(nèi)對(duì)檢波器的輸出近似壓縮成一個(gè)對(duì)數(shù)函數(shù)。在使用DLVA的過程中,基線是一個(gè)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(huì)產(chǎn)生漂移,直接會(huì)影響整個(gè)接收系統(tǒng)的使用,導(dǎo)致測試參數(shù)不準(zhǔn)確。本文針對(duì)DLVA的溫度特性,設(shè)計(jì)一種用模擬電路的方式來補(bǔ)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(hào)輸入情況下輸出電壓值,即零輸入時(shí),直流偏置(也稱失調(diào)電壓)。

        對(duì)于一個(gè)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(hào)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(shí)是基線重要組成部分。

        交調(diào)噪聲主要是噪聲與信號(hào)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(hào)情況下的直流偏置,所以交調(diào)噪聲對(duì)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(huì)產(chǎn)生自相關(guān)分量,同時(shí)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(dòng)。

        良好的基線溫度穩(wěn)定性是DLVA的關(guān)鍵。要實(shí)現(xiàn)好的溫度穩(wěn)定性就需要溫補(bǔ)電路,DLVA的溫補(bǔ)是在對(duì)數(shù)視頻放大器上進(jìn)行補(bǔ)償?shù)模@是因?yàn)閷?duì)放的增益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于射頻鏈路的增益,進(jìn)行溫補(bǔ)后效果較好。當(dāng)然要想實(shí)現(xiàn)有效的溫補(bǔ),首先必須弄清溫度給電路帶來了何種影響,這樣設(shè)計(jì)的溫補(bǔ)電路才具有針對(duì)性,才能發(fā)揮更好的作用。

        從圖1可以看出,對(duì)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(duì)放的輸入端,實(shí)質(zhì)上形成了以溫度為自變量的差模信號(hào)。一般的運(yùn)放這樣輸入不一致可能不會(huì)有太大影響。但DLVA所使用的對(duì)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(duì)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(bǔ)電路設(shè)計(jì)

        3.1溫補(bǔ)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(bǔ)電阻,這樣就能基本達(dá)到溫度信號(hào)的共模,從而消除溫度的影響。圖2電路是正斜率溫補(bǔ)電路,具體溫補(bǔ)方向見圖3,圖4電路是負(fù)斜率溫補(bǔ)電路,具體溫補(bǔ)方向見圖5。

        DLVA的溫補(bǔ)工作量比較大,這是因?yàn)镈LVA的溫度特性受到了檢波管溫漂特性、對(duì)放失調(diào)電壓溫漂特性以及溫補(bǔ)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(shí),在通電一段時(shí)間后,也會(huì)發(fā)生變化。為了減小調(diào)試量了,溫補(bǔ)電路作如下分段補(bǔ)償設(shè)計(jì),來實(shí)現(xiàn)高低溫分開補(bǔ)償?shù)哪康?,如圖7所示:

        而節(jié)點(diǎn)B的電壓受到節(jié)點(diǎn)A的影響,節(jié)點(diǎn)A本質(zhì)上是一個(gè)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(diǎn)B是個(gè)溫度敏感節(jié)點(diǎn)。當(dāng)溫度超過25℃時(shí),節(jié)點(diǎn)A電壓下降,節(jié)點(diǎn)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(shí)U1直接飽和,輸出上軌電壓,二極管D2導(dǎo)通,H節(jié)點(diǎn)輸出D2的溫漂特性,C節(jié)點(diǎn)為零;同理溫度低于25℃時(shí),C節(jié)點(diǎn)輸出D3的溫漂特性,H節(jié)點(diǎn)為零。將C節(jié)點(diǎn)接入對(duì)放的第一級(jí)運(yùn)放正向輸入端,而H接收接入對(duì)放的第二級(jí)運(yùn)放的反向輸入端,這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)放高低溫下的分段補(bǔ)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):

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        [2] 于爭.信號(hào)完整性揭秘.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013

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