ADL5519：1 MHz至10 GHz的62 dB双对数探测器/控制器

在射频测量和功率控制领域，ADL5519这款双解调对数放大器是一个值得关注的器件。它集成了两个AD8317，能够将射频输入信号精确转换为对应的分贝缩放输出。下面我们就来详细了解一下ADL5519的特性、工作原理和应用。

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特性亮点

带宽与动态范围

ADL5519具有1 MHz至10 GHz的宽带宽，这使得它能够在很宽的频率范围内工作。其动态范围达62 dB（±3 dB），在8 GHz以下，±1 dB动态范围大于50 dB，能够满足不同应用场景下对信号测量的要求。

温度稳定性

在 -40°C至 +85°C的温度范围内，其稳定性达到 ±0.5 dB，这一特性保证了在不同环境温度下，器件都能稳定工作，减少了温度对测量结果的影响。

响应速度

脉冲响应时间为6 ns/8 ns（下降时间/上升时间），能够快速响应射频突发信号，可实现大于50 MHz的脉冲速率检测。

电源与工艺

电源工作范围为3.3 V至5.5 V，典型电流消耗为60 mA，当器件禁用时，电流消耗降至小于1 mA，较为节能。它采用高速SiGe工艺制造，具有小尺寸的5 mm × 5 mm、32引脚LFCSP封装，适合对空间要求较高的应用。

输出与功能

提供双通道和通道差分输出端口，还集成了精确缩放的温度传感器。能够同时提供四个对数放大器测量，并且输出引脚的宽带噪声经过优化，可用于控制器应用。

工作原理

ADL5519是一个双通道、六级解调对数放大器，是AD8317对数探测器/控制器核心的衍生产品。每个测量通道采用全差分设计，使用专有高速SiGe工艺，扩展了高频性能。

其对数函数通过六个级联增益级以分段方式近似实现。每个增益级具有9 dB的标称电压增益和10.5 GHz的3 dB带宽，通过精密偏置，增益在温度和电源变化时保持稳定。在每个增益级的输出端，使用平方律检测单元对信号进行整流。

基本连接与使用

电源连接

为了保证ADL5519在高达10 GHz的频率下正常工作，需要使用低阻抗电源引脚，并在功能之间提供足够的隔离。应将3.3 V至5.5 V的电源电压施加到VPSA、VPSB和VPSR引脚，并在这些电源引脚附近连接100 pF和0.1 μF的电源去耦电容。

输入信号耦合

ADL5519的输入为差分输入，但通常以单端方式使用。在单端模式下，INHA、INHB引脚必须进行交流耦合，INLA、INLB必须交流耦合到地。建议使用47 nF的陶瓷0402型电容作为耦合电容，适用于1 MHz至10 GHz的输入频率。

温度传感器接口

ADL5519提供一个能够驱动4 mA的温度传感器输出，输出电压的温度缩放因子约为4.48 mV/°C，在27°C时的典型绝对电压约为1.36 V。

电压参考接口

VREF引脚提供一个高度稳定的1.15 V电压参考，能够驱动3 mA电流。

电源关断接口

在27°C时，ADL5519的工作电流约为60 mA，待机电流小于1 mA。要完全关断器件，需将PWDN和ADJA、ADJB引脚拉至离电源电压200 mV以内。

设定点接口

VSTA、VSTB输入是高阻抗（40 kΩ）引脚，驱动内部运算放大器的输入。通过将部分输出电压应用到VSTA、VSTB，可以调整输出电压的斜率。

输出接口

OUTA、OUTB引脚由推挽输出级驱动，上升时间主要受CLPA、CLPB上的压摆限制，下降时间由负载电容和OUTA、OUTB处的下拉电阻决定。OUTA、OUTB能够提供大于10 mA的电流。

差分输出

ADL5519包含两个具有轨到轨输出能力的运算放大器，提供通道差分输出。OUTP和OUTN可以提供差分信号，VLVL引脚可用于调整差分输出的共模电平。

误差计算与校准

误差计算基础

输入功率和输出电压用于计算斜率和截距值，通过线性回归在 -40 dBm至 -10 dBm的输入范围内计算斜率和截距。误差是测量输出电压与理想输出线的差值，用于衡量器件的线性度。

器件校准

由于斜率和截距因器件而异，为了实现最高精度，需要进行板级校准。通常通过向ADL5519输入两个已知信号电平并测量相应的输出电压来进行校准。

校准点选择

在某些应用中，需要在特定功率水平或减小的输入范围内实现高精度。可以通过选择合适的校准点来调整线性度和温度性能。

温度补偿调整

通过调整ADJA、ADJB引脚的电压，可以补偿器件的温度漂移。在不同频率下，建议的ADJA、ADJB电压不同，需要根据实际情况进行调整。

斜率调整

可以通过缩放OUTA、OUTB输出电压反馈到设定点接口VSTA、VSTB的量来增加斜率。也可以通过在输出引脚后放置分压器来降低斜率。

通道隔离

在同时使用ADL5519的两个通道时，需要考虑通道隔离。包括一个RF通道输入到另一个RF通道输入的隔离，以及一个RF通道输入到另一个通道输出的隔离。

输出滤波

为了实现对射频突发信号的准确功率检测，CLPA、CLPB引脚的电容应尽量小。可以通过连接接地电容来降低输出视频带宽，减少输出纹波。

封装考虑

ADL5519采用紧凑的32引脚LFCSP封装，底部有一个大的暴露焊盘，提供热效益和低电感接地路径。PCB的RF/直流公共接地参考应尽可能多地与焊盘接触，以降低电感和热阻抗。

8 GHz以上操作

ADL5519在高达8 GHz的频率下有明确的规格，但在高达10 GHz的降低动态范围内仍能提供有用的测量精度。在高于8 GHz的频率下，实现阻抗匹配可以提高器件的灵敏度和测量范围。

应用场景

测量模式

将OUTA、OUTB分别连接到VSTA、VSTB，ADL5519进入测量模式。输出电压与输入信号电压在多十倍频程范围内呈线性对数关系。

控制器模式

ADL5519不仅可以作为测量设备，还可以配置为设置和控制信号电平。两个对数探测器可以分别配置为设置和控制VGA或可变电压衰减器（VVA）的输出功率水平。

自动增益控制

通过将ADL5519连接到放大器或信号链，可以实现自动增益控制。OUTA连接到VLVL引脚，OUTP输出驱动可变增益元件，并通过电容连接回FBKA输入，形成积分器。

增益稳定的发射机/接收机

在控制器模式下，ADL5519可以用于在宽输入功率/温度范围内保持接收机增益恒定。通过使用差分输出，可以实现高精度的温度稳定增益。

测量VSWR

ADL5519在VSWR测量应用中具有优势。通过使用两个定向耦合器分别测量正向功率和反向功率，并进行适当的衰减，可以准确测量反射系数。

评估板

评估板提供了多种配置选项，包括电源和接地连接、输入接口、温度传感器接口、温度补偿接口、输出接口等。通过调整评估板上的元件，可以满足不同的应用需求。

ADL5519凭借其宽带宽、高动态范围、良好的温度稳定性和快速响应速度等特性，在射频测量和功率控制领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以充分利用其特点，实现高性能的系统设计。你在使用ADL5519的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。