LTC5587 6GHz RMS 功率檢測器快速上手：從原理到實(shí)踐

在當(dāng)今的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，功率檢測技術(shù)至關(guān)重要，特別是在高頻通信和射頻應(yīng)用中。LTC5587 作為一款 6GHz RMS 功率檢測器，憑借其出色的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，成為了工程師們的熱門選擇。今天，我們就來深入了解一下 LTC5587 以及與之配套的演示電路 DC1638A。

文件下載：DC1638A.pdf

一、LTC5587 芯片概述

LTC5587 是一款寬動(dòng)態(tài)范圍的均方根射頻功率檢測器，工作頻率范圍從 10MHz 到 6GHz，采樣率最高可達(dá) 500ksps。在 2.14GHz 時(shí)，其輸入動(dòng)態(tài)范圍為 40dB（從 -34dBm 到 +6dBm，單端 50Ω 輸入），非線性度控制在 ±1dB 以內(nèi)。該芯片內(nèi)部集成了 12 位 SPI 兼容 ADC，輸出斜率典型值為 70LSB/dB，在 2.14GHz 時(shí)，溫度變化引起的輸出變化典型值為 ±1dB。

二、演示電路 DC1638A 特點(diǎn)

演示電路 DC1638A 是一個(gè)集成了 LTC5587 芯片的均方功率檢測器。它與 DC590B 快速評估板配合使用，能充分展示 LTC5587 的性能。DC590B 板以約 200Hz 的頻率對 ADC 進(jìn)行采樣，若需要更快的采樣率，可聯(lián)系 LTC 應(yīng)用部門獲取更多信息。DC1638A 的輸入針對 1.75GHz 到 2.2GHz 的寬頻率范圍進(jìn)行了優(yōu)化，但通過簡單的外部匹配，輸入匹配范圍可調(diào)整到 10MHz 至 6GHz。

三、典型性能參數(shù)

供電參數(shù)

• OV DD 供電電壓范圍為 1.0V 到 V DD。
• V DD 供電電壓范圍是 2.7V 到 3.6V。
• V CC 供電電壓應(yīng)與 V DD 相等，范圍同樣是 2.7V 到 3.6V。
• V REF 參考電壓范圍為 1.4V 到 V DD + 0.05V。

電流參數(shù)

• 無射頻輸入信號且 ADC 以 500ksps 運(yùn)行時(shí)，總供電電流為 3mA。
• 當(dāng) EN = 0.3V，CONV = 3.3V，ADC 處于睡眠模式時(shí)，關(guān)斷電流僅為 0.2μA。

輸入輸出參數(shù)

• EN 電壓：低電平（最大 0.3V）時(shí)芯片禁用，高電平（最小 2V）時(shí)芯片啟用。
• EN 輸入電流：V EN = 0V 時(shí)為 0μA，V EN = 3.3V 時(shí)為 20μA。
• 無輸入信號時(shí)，輸出檢測器電壓 V OUT 為 0.18V。
• 在 V OUT 接 1000pF 電容時(shí)，上升時(shí)間（從 0.2V 到 1.6V，10% 到 90%，F(xiàn) RF = 2140MHz）為 1μs，下降時(shí)間（從 1.6V 到 0.2V，90% 到 10%，F(xiàn) RF = 2140MHz）為 8μs。

頻率與功率參數(shù)

• 借助外部匹配組件，輸入頻率范圍為 10MHz 到 6GHz。
• 不同頻率下的線性動(dòng)態(tài)范圍和輸出斜率等參數(shù)有所不同。例如，在 2140MHz 時(shí)，線性動(dòng)態(tài)范圍（±1dB 線性誤差）為 43dB，輸出斜率為 73LSB/dB。

ADC 參數(shù)

• ADC 分辨率為 12 位，無缺失碼。
• 差分線性誤差（EN = 0V，V OUT 電壓從 0V 到 1.8V，V REF = 1.8V）為 ±0.25。
• 測量分辨率為 15mdB（1LSB = V REF /(4096 * 29mV/dB)，V REF = 1.8V）。

四、跳線說明

五、DC590B 快速啟動(dòng)步驟

DC590B 是一個(gè) USB 控制器板，允許 PC 通過串行數(shù)據(jù)接口進(jìn)行通信。具體操作如下：

1. 從 http://cds.linear.com/docs/Reference%20Design/dc590B.pdf 下載并安裝 DC590B 的快速評估軟件。
2. 使用 USB A/B 電纜將 DC590B 連接到主機(jī) PC。
3. 用提供的 14 芯帶狀電纜將 DC1638A 連接到 DC590B USB 串行控制器板。
4. 將 DC590B 上的 VCCIO 設(shè)置為 3.3V。
5. 設(shè)置 JP4（“EN”），使 DC590B 的 EEPROM 在連接時(shí)能自動(dòng)識(shí)別帶有 LTC5587 的 DC1638A 板。
6. 將 JP5 設(shè)置為 ON，為 DC1638 提供 VCCIO 電壓。
7. JP1 和 JP2 不使用，保持開路。

六、DC1638A 快速啟動(dòng)步驟

DC1638A 易于設(shè)置，用于評估 LTC5587 的性能。具體步驟如下：

1. 將直流電源負(fù)極 (-) 連接到 GND 測試點(diǎn)。
2. 將直流電源正極 (+) 連接到 VCC 和 EN。
3. 將 JP1（VDD）設(shè)置為 3.3V，通過板載 3.3V 穩(wěn)壓器為 LTC5587 數(shù)字電源供電，該穩(wěn)壓器從 DC590B 獲取電源。
4. 將 JP2（VREF）設(shè)置為 VREG，通過板載 1.8V 穩(wěn)壓器提供 VREF，該穩(wěn)壓器從 VCC 電源獲取電源。
5. 將 JP3（OVDD）設(shè)置為 3.3V，通過板載 3.3V 穩(wěn)壓器為 ADC 輸出數(shù)字驅(qū)動(dòng)器供電，該穩(wěn)壓器從 DC590B 獲取電源。
6. 使用 SMA 連接器將信號發(fā)生器的輸出連接到 J1（RFIN），可使用 3dB 衰減器墊改善寬帶匹配，使檢測功率范圍提高 3dB。
7. 當(dāng) DC1638A 演示板連接到 DC590B 板時(shí)，LTC5587 軟件控制面板會(huì)自動(dòng)打開。使用快速評估軟件將 VREF 電壓設(shè)置為 1.8V。
8. 點(diǎn)擊“Collect”開始讀取 ADC。

七、注意事項(xiàng)

1. EN 測試點(diǎn)的電壓絕不能超過 VCC + 0.3V。
2. 對于數(shù)字調(diào)制信號，可使用示波器觀察輸出的交流分量。
3. 若沒有直流電源，DC1638A 也可通過板載 3.3V 穩(wěn)壓器供電，將 3.3V 測試點(diǎn)連接到 VCC 和 EN。
4. 引腳 6（(C_{so})）是可選的低頻范圍擴(kuò)展電容，對于低于 250MHz 的頻率可使用該引腳。在 10MHz 工作時(shí)，從引腳 8 到地連接 0.01μF 電容。
5. 軟件可以顯示 ADC 計(jì)數(shù)或根據(jù) ADC VREF 輸入計(jì)算的電壓，可通過“tools => options”進(jìn)行選擇。
6. 點(diǎn)擊控制面板左上角可在自動(dòng)和滿量程之間切換垂直軸。
7. 絕對最大平均射頻輸入功率不要超過 +15dBm。
8. Vout 是 ADC 的模擬輸入電壓，VREF 定義了 ADC 的滿量程輸出范圍（0V 到 VREF）。
9. 軟件允許記錄輸出數(shù)據(jù)，并將文件保存為 .adc 格式，可使用 Microsoft Excel 打開。根據(jù) (V_{REF}) 可從 ADC 代碼計(jì)算等效輸出電壓：(Vout =(frac{ADC Code * Vref}{4096}))。
10. 根據(jù) Vout、最佳擬合斜率和對數(shù)截距，可計(jì)算任何輸入功率水平下的線性誤差：(Linearity Error =(frac{Vout}{slope}) + log Intercept + Pin)，最佳擬合斜率取 Pin 從 -20dBm 到 0dBm。
11. 點(diǎn)擊前面控制面板左上角可開啟平均功能。

八、不同頻率范圍的射頻輸入修改

通過以上詳細(xì)介紹，相信大家對 LTC5587 功率檢測器和 DC1638A 演示電路有了更深入的了解。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，大家可以根據(jù)具體需求進(jìn)行靈活調(diào)整和應(yīng)用。你在使用 LTC5587 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。