引言
在基站設(shè)計中，穩(wěn)定的溫度性能極其重要，因為視基站周邊情況和地點的不同而不同，環(huán)境溫度可能變化很大。RMS檢波器如果隨溫度變化的準確度很高，就可以提高基站設(shè)計的電源效率。LTC5582和雙通道LTC5583是一個RMS檢波器系列的兩款器件，LTC5582在最高10GHz的頻率范圍內(nèi)可提供極其穩(wěn)定的溫度性能(從-40°C至85°C)，而LTC5583的頻率范圍則在6GHz內(nèi)。不過，它們的溫度系數(shù)隨頻率而改變，而沒有溫度補償下，隨溫度變化而產(chǎn)生的誤差可能大于0.5dB。因此，有時有必要針對不同的頻率優(yōu)化溫度補償，以改善準確度，使誤差<0.5dB。此外，溫度補償可以僅用兩個外部電阻器實現(xiàn)，而無需外部電路。
輸出電壓的變化由以下等式?jīng)Q定：
?VOUT=TC1x(TA-tNOM)+TC2x(TA-tNOM)2+detV1+detV2(等式1)
其中TC1和TC2分別是1階和2階溫度系數(shù)。TA是實際的環(huán)境溫度，tNOM是室內(nèi)基準溫度25°C，detV1和detV2是RT1和RT2未設(shè)定為零時的輸出電壓變化。
圖1：1階?VOUT隨溫度的變化
就LTC5582和LTC5583而言，計算溫度補償電阻值的方法是相同的(參見圖2和圖3)。兩個控制引腳是RT1和RT2，RT1設(shè)定TC1(1階溫度補償系數(shù))，RT2設(shè)定TC2(2階溫度補償系數(shù))。如果不需要溫度補償，那么將RT1和RT2短路到地，就可以很方便地關(guān)閉溫度補償功能。
圖2：引腳RP1和RP2的簡化原理圖
圖3：引腳RT1和RT2的簡化原理圖
LTC5583的溫度補償設(shè)計
LTC5583包括兩個額外的引腳RP1和RP2，RP1控制TC1的極性，RP2控制TC2的極性。不過，在采用一個固定的RT1或RT2值時,溫度系數(shù)的大小相等,只是極性倒轉(zhuǎn)。通道A和通道B共享補償電路，因此兩個通道一起受到控制。
圖1說明了在1階溫度補償?shù)那闆r下，VOUT作為溫度的函數(shù)是怎樣變化的。圖中僅顯示了3個電阻值，以說明增大電阻值會使斜線斜率增大。斜線極性由RP1引腳控制。
圖4說明了2階溫度補償對VOUT的影響。該曲線的極性由RP2控制。其曲率取決于電阻值。1階和2階溫度補償合起來的總體影響由等式1給出。
圖4：2階VOUT隨溫度的變化
以LTC5583在900MHz輸入時的情況為例。第一步是測量沒有溫度補償時VOUT隨溫度的變化。圖5顯示未補償時的VOUT。線性誤差隨溫度的變化以25°C時的斜線和截取點為基準。為了最大限度地減小輸出電壓隨溫度的變化，紅色(85°C)的線性度曲線必須下移，藍色(-40°C)的線性度曲線必須上移，以與黑色室溫時的曲線一致，并盡可能多地重疊。接下來就是一步一步地設(shè)計了。
圖5：在900MHz時未補償?shù)腖TC5583
第一步。以dB為單位從圖5估計所需的溫度補償。例如，讀取輸入功率為-25dBm時的曲線值，這是動態(tài)范圍的中部。將以dB為單位的線性誤差乘以30mV/dB(典型的VOUT斜率)，以將單位轉(zhuǎn)換為mV。
低溫(-40°C)=+13mV或+0.43dB
高溫(85°C)=-20mV或-0.6dB
這是隨溫度變化所需的輸出電壓調(diào)節(jié)量。
第二步。確定RP1和RP2的極性以及1階和2階補償解決方案。為了找到解決方案，設(shè)a=1階項，b=2階項。設(shè)定這兩項的值，使它們滿足-40°C和85°C的溫度補償要求。
a–b=+13mV(等式2)
a–b=-20mV(等式3)
a=16.5(1階解決方案)
b=3.5（2階解決方案）
等式2和等式3中“a”和“b”的極性由1階項和2階項的極性決定，這樣，它們的和在低溫(-40°C)時滿足+13Mv和高溫時滿足-20mV(85°C)的調(diào)節(jié)要求。參見圖6。1階項和2階項或者為正、或者為負。因此?？偣灿?種組合。在這種情況下，僅當(dāng)兩項均為負時，它們的和才能滿足所需補償。
圖6：1階和2階解決方案的極性
圖7顯示了在-40°C和+85°C時所需的1階和2階補償。請注意，1階和2階補償?shù)臉O性是負的，這樣，當(dāng)兩條曲線相加時，它們的和才能對VOUT產(chǎn)生所需的調(diào)節(jié)。結(jié)果，TC1和TC2為負，RP1和RP2從圖8和圖9決定。請注意，兩個解決方案的值加起來在-40°C時約等于+13mV，在+85°C時約等于-20mV。
圖7：溫度補償解決方案
圖8：1階溫度補償系數(shù)TC1隨外部RT1值的變化
圖9：2階溫度補償系數(shù)TC2隨外部RT2值的變化
RP1=開路
RP2=短路
第三步。計算一個溫度極限的溫度系數(shù)，利用圖8和圖9確定RT1和RT2的電阻值。
a=16.5=TC1x(85-25)；
TC1=0.275mV/°C
RT1=11K?(根據(jù)圖8)
b=3.5=TC2x(85-25)2；TC2=0.972uV/°C2
RT2=499?(根據(jù)圖9)
圖10顯示了LTC5583的兩個輸出通道之一隨溫度變化的性能。請注意與圖5中未補償VOUT相比的溫度性能改進。就大多數(shù)應(yīng)用而言，這也許能滿足要求了。不過，對于某些需要更佳準確度的應(yīng)用,可以執(zhí)行二次迭代以進一步改善溫度性能。為了簡化計算可忽略detV1和detV2項，因為這兩項不受溫度影響。因此，解決方案是不精確的。不過，在改進隨溫度變化的準確度方面，這么做很有用，如下所示。
圖10：1階迭代溫度補償?shù)腖TC5583輸出
2次迭代計算
第一步。從圖10中確定所需補償，采用與第一次迭代時相同的方法。
低溫(-40°C)=-3mV或-0.1dB
高溫(85°C)=-3mV或-0.1dB
給1次迭代增加新值
低溫(-40°C)=-3mV+13mV=10mV
高溫(85°C)=-3mV-20mV=-23mV
重復(fù)第二步和第三步，計算RT1和RT2值。
RT1=11K?
RT2=953?
RP1=開路
RP2=短路
經(jīng)過兩次迭代后的性能結(jié)果如圖11所示。隨著溫度變化，動態(tài)范圍為50dB(0.2dB線性誤差)和56dB(1.0dB的線性誤差)。從表1中可查到其他頻率時的溫度補償值
。
圖11：2階迭代后溫度補償?shù)腣OUT
表1：LTC5583要在各種不同的頻率時實現(xiàn)最佳的溫度性能，推薦采用以下設(shè)定和電阻值
這種迭代過程可以一再重復(fù)，以進一步提高準確度。就大多數(shù)應(yīng)用而言，這將允許設(shè)計師按照所需要的準確度引入補償。
LTC5582單檢波器
計算LTC5582的補償值以求出RT1和RT2的方法是相同的，而且更容易，因為極性已經(jīng)預(yù)先確定了。TC1和TC2為負。從表2中可查出在其他頻率時的RT1和RT2值。圖8和圖9中顯示的補償系數(shù)對LTC5582而言是不同的。在數(shù)據(jù)表中進行查找，以獲得更多信息。
表2：LTC5582要在各種不同的頻率時實現(xiàn)最佳的溫度性能，推薦采用以下RT1和RT2值
結(jié)論
LTC5582和LTC5583僅用兩個外部補償電阻器，就可以提供卓越的溫度性能。計算補償電阻器的過程很簡單，而且可以迭代，以實現(xiàn)更高的性能。本文所舉例子是LTC5583在900MHzRF輸入時的情況，但是在該IC允許頻率范圍內(nèi)的任何頻率上，同樣的方法都可以應(yīng)用于LTC5582和LTC5583。隨溫度變化的性能相當(dāng)一致。所得性能結(jié)果為，隨溫度變化的準確度可低于輸出電壓的1%。