一種對數視放基線溫度補償的電路設計

張曉波

關鍵詞：基線、溫度補償

1引言

在現代接收系統中，需要處理具有窄脈寬大動態的高密度脈沖信號，這就使得對數放大器得到廣泛應用。檢波對數視頻放大器（DLVA）先用線性響應二極管檢波器對射頻信號的包絡進行檢波，在隨后的視頻帶寬放大器內對檢波器的輸出近似壓縮成一個對數函數。在使用DLVA的過程中，基線是一個重要的指標，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產生漂移，直接會影響整個接收系統的使用，導致測試參數不準確。本文針對DLVA的溫度特性，設計一種用模擬電路的方式來補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在無信號輸入情況下輸出電壓值，即零輸入時，直流偏置（也稱失調電壓）。

對于一個包含微波放大器，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雜。主要包含三方面：檢波器前的微波噪聲，噪聲與信號構成的交調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，產生了噪聲自相關分量，轉換為檢波電平。所以微波噪聲確實是基線重要組成部分。

交調噪聲主要是噪聲與信號產生的互相關分量，主要影響正切靈敏度（TSS），基線是無信號情況下的直流偏置，所以交調噪聲對基線沒有影響。

而視頻噪聲是檢波管以及檢波管后的電路產生，不會產生自相關分量，同時頻率較低，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。

良好的基線溫度穩定性是DLVA的關鍵。要實現好的溫度穩定性就需要溫補電路，DLVA的溫補是在對數視頻放大器上進行補償的，這是因為對放的增益遠遠大于射頻鏈路的增益，進行溫補后效果較好。當然要想實現有效的溫補，首先必須弄清溫度給電路帶來了何種影響，這樣設計的溫補電路才具有針對性，才能發揮更好的作用。

從圖1可以看出，對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。這樣在對放的輸入端，實質上形成了以溫度為自變量的差模信號。一般的運放這樣輸入不一致可能不會有太大影響。但DLVA所使用的對放往往具有幾千倍的電壓放大倍數，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，由于對數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溫補電路設計

3.1溫補電路結構

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電阻，這樣就能基本達到溫度信號的共模，從而消除溫度的影響。圖2電路是正斜率溫補電路，具體溫補方向見圖3，圖4電路是負斜率溫補電路，具體溫補方向見圖5。

DLVA的溫補工作量比較大，這是因為DLVA的溫度特性受到了檢波管溫漂特性、對放失調電壓溫漂特性以及溫補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生變化;同時，在通電一段時間后，也會發生變化。為了減小調試量了，溫補電路作如下分段補償設計，來實現高低溫分開補償的目的，如圖7所示：

而節點B的電壓受到節點A的影響，節點A本質上是一個鉗位電壓，鉗位于二極管的導通電壓，但二極管的導通電壓是受到溫度影響的。所以節點B是個溫度敏感節點。當溫度超過25℃時，節點A電壓下降，節點B電壓從零進入負電壓。由于U1有很大的反向放大倍數，此時U1直接飽和，輸出上軌電壓，二極管D2導通，H節點輸出D2的溫漂特性，C節點為零;同理溫度低于25℃時，C節點輸出D3的溫漂特性，H節點為零。將C節點接入對放的第一級運放正向輸入端，而H接收接入對放的第二級運放的反向輸入端，這樣就實現了對放高低溫下的分段補償。

4 結論

這樣的分段好處是非常明顯，高溫的調整不影響低溫，低溫的調整不影響高溫，可以大大減少調試工作量，提高了效率。

參考文獻：

[1] 羅鵬，丁亞生.對數放大器的原理與應用（上）.電子產品世界，2005，04A

[2] 于爭.信號完整性揭秘.北京：機械工業出版社，2013