ADL5304高速、200 DB范围对数转换器技术手册

概述
ADL5304是高速对数转换器，在整个200 dB（1 pA至10 mA）测量范围内具有快速响应和低噪声。ADL5304的对数斜率标称值为10 mV/dB (200 mV/十倍)；其他的数值也很容易配置。可在宽范围内通过内部100 nA电流源对对数截距进行编程，或者针对对数比应用在外部编程。3.162 fA的默认截距使100 nA测量范围的中点定于VLOG = 1.5 V。

仅需一个5 V单正电源便可在额定的1 pA至3 mA输入范围内工作。双电源供电可将额定输入电流范围扩展至10 mA。
数据表：*附件：ADL5304高速、200 DB范围对数转换器技术手册.pdf

ADL5304支持对数自变量的双电流输入。分子输入INUM经NPN晶体管的集电极，于低失调JFET放大器附近连入反馈路径。分母电流IDEN以同样方式处理，允许对数比值运算。输入求和节点(INUM和IDEN)在1.5 V的恒定默认电压下工作。VSM1至VSM4引脚位于INUM和IDEN输入的侧面以提供守护电压，从而使漏电流降至低点。

自适应光电二极管偏置专为光学测量而提供。监控电流是INUM 的1.1倍，在IMON引脚输出，外部电阻RMNTR是光电二极管串联电阻(RS) 的10倍，在光电二极管两端施加电压，通过一阶将内部PD结保持在0 V，从而使暗电流降至低点。

VLOG输出被缓冲，并且可通过内部增益设置电阻重新调整。随着ILOG 从1 pA至10 mA的10倍变化，内部ILOG可在−400 μA至+400 μA范围内变化。这对应于图1所示默认配置中VLOG引脚上的0.5 V至2.5 V电压变化。

准确的1.5 V（1P5V引脚）和2.0 V（2VLT引脚）基准输出允许使用外部电阻对截点精确进行重新定位。

ADL5304采用32引脚5mm × 5 mm LFCSP封装，额定工作温度范围为-40℃至+85℃。

应用

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

特性

• 针对所有输入电流优化，响应速度极快
  欲了解更多信息，请参考数据手册。
• 100倍输入范围：1 pA至10 mA
• 法则一致性：±0.25 dB（100 pA至100 µA）
• 对数比或固定截点运算
• 精确基准电压和基准电流
• 自适应光电二极管(PD)偏置，低暗电流
• 可编程对数斜率和截距
• VLOG引脚默认对数斜率为10 mV/dB
• 单电源或双电源供电

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

使用ADL5304

单电源工作的基本连接如图55所示。电源去耦并非关键因素，建议的值较为保守；不过，建议在电源线路中放置一个铁氧体磁珠，与0.1 μF去耦电容串联。铁氧体磁珠与电阻类似，不会产生会影响参考电平的直流电压降。在图55中，斜率为10 mV/dB或0.2 V/十倍频程，截距为3.162 fA，对应满量程动态范围为200 dB（100 dB光信号）。VLOG的变化范围是0.5 V至2.5 V（见图55输出端的小图），当(I_{SUM} = I_{DEN})时，(V_{LOG} = V_{OS} = 1.5 V)。因为(I_{DEN} = 100 nA)，所以将VLOG引脚连接到IREF引脚。

图55还展示了自适应光电二极管偏置的设置。如果不需要此功能，断开IMON引脚，移除(R_{INTB})，并在光电二极管的阴极和阳极之间提供所需的基极电压，最大为1.5 V。如“光电二极管偏置”部分所述，片上2 V参考电压可用于此目的，通过场效应管（FET）放大器在阳极施加1.5 V电压，可精确提供0.5 V的反向偏置。

使用自适应偏置

光电二极管阴极上的正偏置必须足以支撑峰值电流，该峰值电流受其内部串联电阻(R_S)的限制。(R_S)的典型值为5 Ω 。一个具有代表性的光电二极管（JDSU EPM 605）模型如图54所示。

在光照水平极低时，宜采用小偏置，以最大程度降低因二极管两端电流泄漏导致的误差。自适应偏置即使在电流较大时也能自动实现这一点，这是通过添加外部电阻(R_{INTB})实现的，(R_{INTB})的阻值为(R_S)的10倍。如果(R_S)的值存在不确定性，建议(R_{INTB})的阻值略大于(R_S)的10倍。在极限情况下，当不存在(R_{INTB})时，IMON引脚处的电压会升高，直至源极饱和，并吸收IMON输出产生的额外10%电流。然而，这违背了自适应偏置的初衷，因此，用户必须确保在使用自适应偏置时(R_{INTB})是存在的。