LMV225/LMV226/LMV228：CDMA和WCDMA应用中的RF功率检测器

在CDMA和WCDMA应用的设计中，RF功率检测是一个关键环节。TI的LMV225/LMV226/LMV228系列RF功率检测器凭借其出色的性能，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入了解一下这三款器件。

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产品概述

LMV225/LMV226/LMV228是专门为CDMA和WCDMA应用设计的30 dB RF功率检测器。其RF频率范围为450 MHz至2 GHz，能提供经过精确温度和电源补偿的输出电压，该电压与dBm为单位的RF输入功率呈线性关系。器件采用2.7V至5.5V的单电源供电，并且集成了滤波器，可对CDMA信号进行低纹波平均功率检测，动态范围达30 dB。此外，还可通过单个外部电容器进行额外滤波。

三款器件特性对比

型号	输入范围 (dBm)	输出缓冲	应用场景
LMV225	-30/0	无	高阻抽头
LMV226	-15/15	有	定向耦合器
LMV228	-15/15	无	定向耦合器

电气特性

电源电流

在不同工作模式下，三款器件的电源电流有所不同。例如，在2.7V电源电压、无RF输入功率且RFIN/EN = VDD的激活模式下，LMV225和LMV226的典型电源电流为4.9 mA，LMV228为4.9 mA；而在RFIN/EN = GND的关断模式下，电源电流仅为0.44 μA。当电源电压为5.0V时，激活模式下的电源电流会稍有增加，关断模式下的电流同样较低。

逻辑输入电平与开启时间

EN引脚的逻辑低输入电平为0.8V，逻辑高输入电平为1.8V。开启时间方面，在无RF输入功率且输出负载为10 pF的情况下，LMV225的开启时间典型值为2.1 μs，LMV226为1.2 μs，LMV228为1.7 μs。

上升时间

上升时间与输入功率的变化有关。以2.7V电源电压为例，当输入功率从无功率跃升至0 dBm且输出负载为10 pF时，LMV225的上升时间为4.5 μs；当输入功率从无功率跃升至15 dBm时，LMV226的上升时间为1.8 μs，LMV228为4.8 μs。

对数斜率与截距

不同频率下，三款器件的对数斜率和截距也存在差异。例如，在900 MHz时，LMV225的对数斜率典型值为44.0 mV/dB，对数截距为 -45.5 dBm；LMV226的对数斜率为44.5 mV/dB，对数截距为 -24.5 dBm。随着频率的升高，对数斜率和截距会相应变化。

典型应用

高阻抽头应用

LMV225适用于高阻抽头应用。由于其输入阻抗恒定，可实现与频率无关的输入衰减，从而将其输入范围与功率放大器（PA）的输出范围相匹配。通过电阻R₁和器件的50Ω输入电阻RIN实现衰减。例如，若PA的有用输出功率高达 +31 dBm，而LMV225的最大输入功率为0 dBm，则需要R₁实现至少31 dB的衰减。根据公式$A{dB}=20 cdot LOGleft[1+frac{R{1}}{R_{IN}}right]$，可计算出R₁的值。当R₁ = 1800Ω时，可实现31.4 dB的衰减。

定向耦合器应用

LMV226和LMV228适用于定向耦合器应用。它们的输入范围为 -15 dBm至 +15 dBm，若定向耦合器的典型衰减为20 dB，则可直接将其通过定向耦合器连接到PA，无需额外的外部衰减器。不同的PA范围可通过选择不同耦合系数的定向耦合器来配置。

关断功能

LMV225/LMV226/LMV228的RFIN/EN引脚兼具使能/关断和功率输入功能。电容器C和电阻R₂将直流关断功能与交流功率测量分离。当Enable = HI时，器件处于激活状态；否则，处于低功耗关断模式，此时输出为低电平。对于LMV225，可通过公式$f=frac{1}{2 pileft(R{1}+R{IN}right) frac{C cdot C{IN}}{C+C{IN}}}$计算拐角频率，其中RIN = 50Ω，CIN = 45 pF（典型值）。当R₁ = 1800Ω且C = 100 pF时，拐角频率为2.8 MHz。对于LMV226/LMV228，用耦合器输出阻抗RCOUPLER代替R₁，当RCOUPLER = 50Ω且C = 100 pF时，拐角频率为50 MHz。

输出纹波分析

估算输出纹波

CDMA调制的RF输入信号可能会导致输出纹波，影响RF功率测量。输出纹波可通过公式$V{RIPPLE }=V{Y} cdot 20 LOGleft[frac{1+mu}{1-mu}right]$估算，其中VY是检测曲线的斜率，μ是调制指数。CDMA的输入信号幅度调制比通常在5至6 dB之间，相当于调制指数μ为0.28至0.33。因此，输出纹波仅取决于对数斜率VY和最大与最小输入信号幅度之比，与RF输入信号的平均功率无关。

附加滤波后的输出纹波

未滤波时的输出纹波可通过上述公式计算。当在LMV225/LMV228的输出端并联一个电容（如COUT = 1.5 nF）到地，形成低通滤波器时，纹波会进一步衰减。截止频率可通过公式$f{C}=frac{1}{2 pi C{OUT } R_{O}}$计算，其中RO为LMV225/LMV228的输出电阻（典型值为19.8 kΩ）。当COUT = 1.5 nF时，截止频率为5.36 kHz，100 kHz的AM信号将被衰减25.4 dB，剩余纹波小于20 mV，相当于误差小于 ±0.5 dB。由于LMV226具有低输出阻抗缓冲器，使用电容降低纹波的效果不佳。

工作原理

LMV225/LMV226/LMV228的对数响应通过对数放大器实现。对数放大器由多个级联的线性增益单元组成，通过这些增益单元对对数函数进行分段逼近。每个增益单元在达到一定阈值时开始饱和，增益降为零。所有增益单元的输出经过峰值检测器进行AM解调后相加，得到对数函数。对数范围约为20 · n · log (A)，其中n为增益单元的数量，A为每个增益单元的增益。

布局考虑

在PCB布局时，需特别注意决定衰减的串联电阻R₁。对于高阻值电阻，其寄生电容可能会显著影响实际衰减效果，导致有效衰减低于预期。为减小电阻R₁两端的寄生电容，可将其由多个电阻串联组成，而非使用单个电阻。

总结

LMV225/LMV226/LMV228系列RF功率检测器在CDMA和WCDMA应用中表现出色，具有宽频率范围、低纹波检测、多种应用场景适配等优点。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择器件型号，正确配置外部电路，并注意PCB布局，以充分发挥器件的性能。你在使用这些器件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。