LMV225/LMV226/LMV228：CDMA与WCDMA应用中的RF功率探测器

在CDMA和WCDMA应用领域，RF功率探测器的性能直接影响到系统的稳定性和准确性。TI推出的LMV225、LMV226和LMV228这三款RF功率探测器，凭借其出色的特性和广泛的应用范围，成为了工程师们的热门选择。下面让我们深入了解一下这三款器件。

文件下载：LMV228SD NOPB.pdf

器件概述

LMV225/LMV226/LMV228是专门为CDMA和WCDMA应用设计的RF功率探测器。它们具有30 dB的线性dB功率检测范围，输出电压范围为0.2V至2V，RF频率范围从450 MHz到2 GHz。这些器件能够提供精确的温度和电源补偿输出电压，该电压与RF输入功率（dBm）呈线性关系。并且，它们可以在2.7V至5.5V的单电源下工作。

三款器件在功能上各有侧重。LMV225的RF功率检测范围为 -30 dBm至0 dBm，非常适合与电阻分压器直接配合使用；LMV226/LMV228的检测范围为 -15 dBm至15 dBm，适合与定向耦合器配合使用，其中LMV226配备了缓冲输出，适用于GSM、EDGE、GPRS和TDMA等应用。

关键特性

宽频率范围与多频段操作

支持450 MHz至2 GHz的RF频率范围，能够满足多种无线通信标准的需求，实现多频段操作，为不同频段的应用提供了便利。

精确的温度补偿

在不同的温度环境下，能够提供精确的输出电压，确保了功率检测的准确性和稳定性，减少了温度变化对测量结果的影响。

低功耗与关机模式

具有逻辑低电平关机功能，当Enable = HI时，器件处于工作状态；否则，处于低功耗关机模式，关机时输出为低电平，有助于降低系统功耗。

多种封装形式

提供了DSBGA（薄型1.0 mm x 1.0 mm x 0.6 mm、超薄型1.0 mm x 1.0 mm x 0.35 mm）和WSON（2.2 mm x 2.5 mm x 0.8 mm）等多种封装形式，方便工程师根据不同的应用场景进行选择。

电气特性

电源电流

在不同的工作模式下，电源电流有所不同。例如，在 $V{DD}=2.7V$ 、$T{J}=25^{circ}C$ 的条件下，LMV225和LMV226在有源模式（RFIN/EN = VDD，无RF输入功率）下的典型电源电流为4.8 - 4.9 mA，LMV228为4.9 - 6.2 mA；在关机模式（RFIN/EN = GND，无RF输入功率）下，电流仅为0.44 - 4.5 μA。当 $V_{DD}=5.0V$ 时，有源模式下的电源电流会略有增加。

输入输出特性

输入功率范围方面，LMV225为 -30 dBm至0 dBm，LMV226/LMV228为 -15 dBm至15 dBm。输出电压范围为0.2V至2V，并且可以根据需要进行缩放以满足ADC输入范围的要求。此外，还给出了不同频率下的对数斜率和对数截距等参数，这些参数对于准确测量和设计电路非常重要。

响应时间

包括开启时间（ton）和上升时间（tr）。例如，在无RF输入功率、输出负载为10 pF的情况下，LMV225和LMV226的开启时间典型值分别为2.1 μs和1.2 μs，上升时间在不同的输入功率变化下也有相应的数值。

典型应用

高电阻分压器应用（LMV225）

LMV225适合通过高电阻分压器进行功率测量。为了使功率放大器（PA）的输出功率范围与LMV225的输入范围相匹配，需要正确配置高电阻分压器。通过电阻 $R{1}$ 和器件的50Ω输入电阻（$R{IN}$）实现输入衰减。例如，当PA的有用输出功率高达 +31 dBm，而LMV225能处理的输入功率最高为0 dBm时，$R{1}$ 应实现至少31 dB的衰减。根据公式 $A{dB}=20 cdot LOGleft[1+frac{R{1}}{R{IN}}right]$ ，可计算出 $R{1}$ 的值。在实际应用中，将 $R{1}$ 设为1800Ω，可实现31.4 dB的衰减。

定向耦合器应用（LMV226/LMV228）

LMV226/LMV228具有50Ω输入电阻，输入范围为 -15 dBm至 +15 dBm。如果定向耦合器的典型衰减为20 dB，则可以直接将LMV226/LMV228通过定向耦合器连接到PA，无需额外的外部衰减器。对于不同的PA范围，可以选择不同耦合因子的定向耦合器进行配置。

关机功能

$RF{IN} / E{N}$ 引脚具有使能/关机和功率输入两种功能。通过电容C和电阻 $R_{2}$ 将直流关机功能与交流功率测量分离。当Enable = HI时，器件处于工作状态；否则，处于低功耗关机模式。电容C的选择需要足够大，以确保拐角频率远低于要测量的最低输入频率，但也不能过大，以免增加器件的开启时间。

输出纹波问题及解决方法

输出纹波产生原因

CDMA调制载波通常包含一些幅度调制，这可能会干扰用于控制PA的RF功率测量，导致输出出现纹波。纹波的幅度与对数斜率 $V_{Y}$ 和输入信号的最大最小幅度比有关，而与RF输入信号的平均输入功率无关。对于CDMA，输入信号幅度调制的最大最小比通常在5至6 dB之间，相当于调制指数μ为0.28至0.33。

纹波估算与滤波

可以通过公式 $V{RIPPLE }=V{Y} cdot 20 LOGleft[frac{1+mu}{1-mu}right]$ 估算输出纹波。在未滤波的情况下，纹波可能较大。例如，对于LMV225/LMV228，当 $V{Y}=40 mV / dB$ ，$Delta P{IN}=5$ dB时，$Delta V{OUT }=200$ $mV{PP}$。通过在输出端并联一个电容（如 $C{OUT }=1.5 nF$ ）进行低通滤波，可以进一步衰减纹波。根据公式 $f{C}=frac{1}{2 pi C{OUT } R{O}}$ 计算截止频率，当 $R{O}=19.8 k Omega$ ，$C{OUT }=1.5 nF$ 时，截止频率为5.36 kHz，100 kHz的AM信号将被衰减25.4 dB，剩余纹波小于20 mV，误差小于 ±0.5 dB。但由于LMV226具有低输出阻抗缓冲器，使用电容减少纹波的效果不佳。

工作原理

LMV225/LMV226/LMV228的对数响应是通过对数放大器实现的。对数放大器由多个级联的线性增益单元组成，每个增益单元在达到一定阈值时开始饱和，增益降为零。所有增益单元的输出经过峰值检测器进行AM解调后相加，从而实现对数函数。对数范围约为 $20 cdot n cdot log (A)$ ，其中n为增益单元的数量，A为每个增益单元的增益。

布局考虑

在电路板布局时，需要特别注意决定衰减的串联电阻 $R{1}$ 。对于高阻值电阻，其寄生电容可能会显著影响实际衰减效果，导致有效衰减低于预期。为了减少电阻 $R{1}$ 两端的寄生电容，可以将该电阻由多个组件串联组成，而不是使用单个组件。

总结

LMV225/LMV226/LMV228这三款RF功率探测器在CDMA和WCDMA应用中具有出色的性能和丰富的功能。工程师在设计过程中，需要根据具体的应用需求，合理选择器件和配置参数，同时注意电路板布局和输出纹波等问题，以确保系统的稳定性和准确性。大家在实际应用中是否遇到过类似器件的其他问题呢？欢迎在评论区分享交流。