一种对数视放基线温度补偿的电路设计

张晓波

关键词：基线、温度补偿

1引言

在现代接收系统中，需要处理具有窄脉宽大动态的高密度脉冲信号，这就使得对数放大器得到广泛应用。检波对数视频放大器（DLVA）先用线性响应二极管检波器对射频信号的包络进行检波，在随后的视频带宽放大器内对检波器的输出近似压缩成一个对数函数。在使用DLVA的过程中，基线是一个重要的指标，不仅受链路本身的影响，而且受温度的影响也非常明显，由于温度的影响基线会产生漂移，直接会影响整个接收系统的使用，导致测试参数不准确。本文针对DLVA的温度特性，设计一种用模拟电路的方式来补偿基线受温度漂移的影响。

2温度漂移分析

2.1基线的成分

基线是指DLVA在无信号输入情况下输出电压值，即零输入时，直流偏置（也称失调电压）。

对于一个包含微波放大器，检波管以及视频放大器的DLVA来说，如图1所示，其噪声成分还是比较复杂。主要包含三方面：检波器前的微波噪声，噪声与信号构成的交调噪声以及检波器后的视频噪声。

微波噪声在检波管的作用下，产生了噪声自相关分量，转换为检波电平。所以微波噪声确实是基线重要组成部分。

交调噪声主要是噪声与信号产生的互相关分量，主要影响正切灵敏度（TSS），基线是无信号情况下的直流偏置，所以交调噪声对基线没有影响。

而视频噪声是检波管以及检波管后的电路产生，不会产生自相关分量，同时频率较低，通常视频带宽不超过100MHz，这样的噪声在示波器中显示为电压的无序抖动。

良好的基线温度稳定性是DLVA的关键。要实现好的温度稳定性就需要温补电路，DLVA的温补是在对数视频放大器上进行补偿的，这是因为对放的增益远远大于射频链路的增益，进行温补后效果较好。当然要想实现有效的温补，首先必须弄清温度给电路带来了何种影响，这样设计的温补电路才具有针对性，才能发挥更好的作用。

从图1可以看出，对放的反向输入端与正向输入端的器件完全不同，从而其温度特性也不相同。这样在对放的输入端，实质上形成了以温度为自变量的差模信号。一般的运放这样输入不一致可能不会有太大影响。但DLVA所使用的对放往往具有几千倍的电压放大倍数，温度引起的微小变化在输出端的变化将变得非常明显，尤其是反向输入端连接是检波二极管，其温度特性明显。因此，由于对数视频放大器输入的不平衡性是造成温度漂移的主要原因。

3温补电路设计

3.1温补电路结构

如图1所示，反向输入端温度特性变化最大的就是检波二极管，如果在正向输入端也串入二极管再配合温补电阻，这样就能基本达到温度信号的共模，从而消除温度的影响。图2电路是正斜率温补电路，具体温补方向见图3，图4电路是负斜率温补电路，具体温补方向见图5。

DLVA的温补工作量比较大，这是因为DLVA的温度特性受到了检波管温漂特性、对放失调电压温漂特性以及温补用的二极管本身温漂特性的影响。这些器件的温漂特性，不仅随着批次的不一样发生变化;同时，在通电一段时间后，也会发生变化。为了减小调试量了，温补电路作如下分段补偿设计，来实现高低温分开补偿的目的，如图7所示：

而节点B的电压受到节点A的影响，节点A本质上是一个钳位电压，钳位于二极管的导通电压，但二极管的导通电压是受到温度影响的。所以节点B是个温度敏感节点。当温度超过25℃时，节点A电压下降，节点B电压从零进入负电压。由于U1有很大的反向放大倍数，此时U1直接饱和，输出上轨电压，二极管D2导通，H节点输出D2的温漂特性，C节点为零;同理温度低于25℃时，C节点输出D3的温漂特性，H节点为零。将C节点接入对放的第一级运放正向输入端，而H接收接入对放的第二级运放的反向输入端，这样就实现了对放高低温下的分段补偿。

4 结论

这样的分段好处是非常明显，高温的调整不影响低温，低温的调整不影响高温，可以大大减少调试工作量，提高了效率。

参考文献：

[1] 罗鹏，丁亚生.对数放大器的原理与应用（上）.电子产品世界，2005，04A

[2] 于爭.信号完整性揭秘.北京：机械工业出版社，2013