ADL5303 160 dB范围、100pA至10 mA、低成本对数转换器技术手册

概述
ADL5303是一款单芯片对数检波器，针对光纤系统中的低频信号功率测量进行了优化，并提供多样、易用的极宽动态范围。利用专有设计和精密激光调整，该器件还可实现宽测量范围和高精度特性。它采用VPS 5 V正电源供电。使用低电源电压时，可以更改对数斜率，以适应可用范围。低静态电流和芯片禁用特性则有利于电池供电应用。
数据表：*附件：ADL5303 160 dB范围、100pA至10 mA、低成本对数转换器技术手册.pdf

输入电流 IPD流经比例优化NPN晶体管的集电极，于低失调JFET放大器附近连入反馈路径。电流求和输入节点可在独立于电流的恒定电压下工作，默认电压值为0.5 V，并且可在宽范围内对该电压进行调节。提供自适应偏置方案，能够在极低的光输入水平下降低光电二极管的暗电流。 IPD = 100 pA时，VPDB引脚对光电二极管施加约0.1 V的反向偏置电压；当 IPD = 10 mA时，反向偏置线性上升到2.0 V，以便改善高功率水平下的响应时间。VSUM保护引脚位于INPT输入引脚的侧面，在求和节点处跟踪电压变化。将器件的裸露焊盘连接至VSUM引脚可提供一个持续的保护，较大程度减少进入INPT引脚的漏电流。

VLOG输出端对数斜率的默认值可通过内部5 kΩ电阻设置。外部分流电阻可降低对数斜率；缓冲器和一对外部反馈电阻可升高对数斜率。VLOG引脚端的额外电容可用作简易的低通滤波器。中间电压VLOG通过输出级缓冲，其摆幅可以达到接地和正电源VPS的大约100 mV以内，并提供±20 mA的峰值电流驱动能力。同时提供板载2 V基准电压源，以便对截点进行重新定位。跨导线性对数放大器的增量带宽由于输入电流变小而降低。IPD =1 nA时，ADL5303的带宽约为2 kHz，它随着IPD增大而提高，最大值为10 MHz。

特性

• 针对光纤光电二极管接口进行了优化
• 8级整10倍范围
• 法则一致性：
  0.1 dB，1 nA至1 mA
• 单电源供电：
  3.0 V至5.5 V
• 全面温度稳定性
• 精密激光调整
• 对数斜率：10 mV/dB（VLOG引脚）
• 基本对数截距：100 pA
• 可轻松调整斜率和截距
• 输出带宽：10 MHz
  压摆率：15 V/μs
• 小型16引脚LFCSP封装
• 低功耗：静态电流约为4.5 mA（使能状态下）

应用

• 高精度光功率测量
• 宽范围基带对数压缩
• 针对APC环路的多功能检波器

框图

典型性能特征

应用信息

当向VSUM施加一个小的失调调零电压时，可精确测量较小的输入电压。能够精确测量的最小电压受限于ADL5303输入失调电压的漂移。规格说明书给出了在整个温度和电源电压范围内的最大漂移值。在有限温度范围内且采用稳压电源供电时，失调漂移较低；在这种情况下，可对低至5 mV的输入进行处理。

重新定标

在某些情况下，使用更大的截距值可能会有所帮助。在本示例中，它必须从默认的100 pA移动到四个数量级，移至1 mA。如先前所述，使用电压输入时，这对应于改变截距(V_Z)，此处(V_Z)为1 V，(R_S)为1 MΩ 。为充分利用更大的输出摆幅，增益设置为2。缓冲器具有增加的4.53倍增益，从而得到900 mV/十倍频程的定标，并且满量程输出为重新定标后的一个数量级。

反转斜率

该缓冲器本质上是一个未固定用途的运算放大器，可用于多种方式来支持ADL5303的各种应用。在信号链中可将其完全断开。图30展示了其作为反相放大器的用法；这会改变斜率的极性。通过将(V_{REF})的一部分施加到BFIN引脚，可改变输出的极性。完整的设计需实际应用，但仍有一些情况未明确，简要说明如下。

例如，如果需要 -30 mV/dB的斜率，则需要3倍的增益。因为VLOG的输出电阻为5 kΩ，所以(R_S)必须为15 kΩ 。向BFIN引脚施加正偏置电压(V_{OS})，如图30所示。所得输出电压可表示为：

当增益设置为13（(R_S = 5 kOmega)）时，2 V的(V_{REF})可直接连接到BFIN，此时输出响应的起始点为4 V。然而，由于此时斜率仅为 -0.2 V/十倍频程，满量程范围（最大值）仅下降1.6 V。显然，更高的斜率（或增益）是可取的；在这种情况下，设置(V_{OS})为较小的值以避免输出在低电流范围饱和。若(V_{OS} = 1.2 V)且(G = 33)，VLOG现在起始于4.8 V，然后跨越该电压范围下降，斜率为 -0.6 V/十倍频程，满量程为8(I_{Z}) 。