LTC5587 6GHz RMS 功率检测器快速上手：从原理到实践

在当今的电子设计领域，功率检测技术至关重要，特别是在高频通信和射频应用中。LTC5587 作为一款 6GHz RMS 功率检测器，凭借其出色的性能和广泛的应用范围，成为了工程师们的热门选择。今天，我们就来深入了解一下 LTC5587 以及与之配套的演示电路 DC1638A。

文件下载：DC1638A.pdf

一、LTC5587 芯片概述

LTC5587 是一款宽动态范围的均方根射频功率检测器，工作频率范围从 10MHz 到 6GHz，采样率最高可达 500ksps。在 2.14GHz 时，其输入动态范围为 40dB（从 -34dBm 到 +6dBm，单端 50Ω 输入），非线性度控制在 ±1dB 以内。该芯片内部集成了 12 位 SPI 兼容 ADC，输出斜率典型值为 70LSB/dB，在 2.14GHz 时，温度变化引起的输出变化典型值为 ±1dB。

二、演示电路 DC1638A 特点

演示电路 DC1638A 是一个集成了 LTC5587 芯片的均方功率检测器。它与 DC590B 快速评估板配合使用，能充分展示 LTC5587 的性能。DC590B 板以约 200Hz 的频率对 ADC 进行采样，若需要更快的采样率，可联系 LTC 应用部门获取更多信息。DC1638A 的输入针对 1.75GHz 到 2.2GHz 的宽频率范围进行了优化，但通过简单的外部匹配，输入匹配范围可调整到 10MHz 至 6GHz。

三、典型性能参数

供电参数

• OV DD 供电电压范围为 1.0V 到 V DD。
• V DD 供电电压范围是 2.7V 到 3.6V。
• V CC 供电电压应与 V DD 相等，范围同样是 2.7V 到 3.6V。
• V REF 参考电压范围为 1.4V 到 V DD + 0.05V。

电流参数

• 无射频输入信号且 ADC 以 500ksps 运行时，总供电电流为 3mA。
• 当 EN = 0.3V，CONV = 3.3V，ADC 处于睡眠模式时，关断电流仅为 0.2μA。

输入输出参数

• EN 电压：低电平（最大 0.3V）时芯片禁用，高电平（最小 2V）时芯片启用。
• EN 输入电流：V EN = 0V 时为 0μA，V EN = 3.3V 时为 20μA。
• 无输入信号时，输出检测器电压 V OUT 为 0.18V。
• 在 V OUT 接 1000pF 电容时，上升时间（从 0.2V 到 1.6V，10% 到 90%，F RF = 2140MHz）为 1μs，下降时间（从 1.6V 到 0.2V，90% 到 10%，F RF = 2140MHz）为 8μs。

频率与功率参数

• 借助外部匹配组件，输入频率范围为 10MHz 到 6GHz。
• 不同频率下的线性动态范围和输出斜率等参数有所不同。例如，在 2140MHz 时，线性动态范围（±1dB 线性误差）为 43dB，输出斜率为 73LSB/dB。

ADC 参数

• ADC 分辨率为 12 位，无缺失码。
• 差分线性误差（EN = 0V，V OUT 电压从 0V 到 1.8V，V REF = 1.8V）为 ±0.25。
• 测量分辨率为 15mdB（1LSB = V REF /(4096 * 29mV/dB)，V REF = 1.8V）。

四、跳线说明

DC1638A 的跳线设置如下：	JUMPER	FUNCTION	RANGE/SETTING (DEFAULT)
JP1	VDD, ADC 电源电压	3.3V
JP2	VREF, ADC 参考输入电压	VREG = 1.8V
JP3	OVDD, ADC 输出驱动电源电压	3.3V

五、DC590B 快速启动步骤

DC590B 是一个 USB 控制器板，允许 PC 通过串行数据接口进行通信。具体操作如下：

1. 从 http://cds.linear.com/docs/Reference%20Design/dc590B.pdf 下载并安装 DC590B 的快速评估软件。
2. 使用 USB A/B 电缆将 DC590B 连接到主机 PC。
3. 用提供的 14 芯带状电缆将 DC1638A 连接到 DC590B USB 串行控制器板。
4. 将 DC590B 上的 VCCIO 设置为 3.3V。
5. 设置 JP4（“EN”），使 DC590B 的 EEPROM 在连接时能自动识别带有 LTC5587 的 DC1638A 板。
6. 将 JP5 设置为 ON，为 DC1638 提供 VCCIO 电压。
7. JP1 和 JP2 不使用，保持开路。

六、DC1638A 快速启动步骤

DC1638A 易于设置，用于评估 LTC5587 的性能。具体步骤如下：

1. 将直流电源负极 (-) 连接到 GND 测试点。
2. 将直流电源正极 (+) 连接到 VCC 和 EN。
3. 将 JP1（VDD）设置为 3.3V，通过板载 3.3V 稳压器为 LTC5587 数字电源供电，该稳压器从 DC590B 获取电源。
4. 将 JP2（VREF）设置为 VREG，通过板载 1.8V 稳压器提供 VREF，该稳压器从 VCC 电源获取电源。
5. 将 JP3（OVDD）设置为 3.3V，通过板载 3.3V 稳压器为 ADC 输出数字驱动器供电，该稳压器从 DC590B 获取电源。
6. 使用 SMA 连接器将信号发生器的输出连接到 J1（RFIN），可使用 3dB 衰减器垫改善宽带匹配，使检测功率范围提高 3dB。
7. 当 DC1638A 演示板连接到 DC590B 板时，LTC5587 软件控制面板会自动打开。使用快速评估软件将 VREF 电压设置为 1.8V。
8. 点击“Collect”开始读取 ADC。

七、注意事项

1. EN 测试点的电压绝不能超过 VCC + 0.3V。
2. 对于数字调制信号，可使用示波器观察输出的交流分量。
3. 若没有直流电源，DC1638A 也可通过板载 3.3V 稳压器供电，将 3.3V 测试点连接到 VCC 和 EN。
4. 引脚 6（(C_{so})）是可选的低频范围扩展电容，对于低于 250MHz 的频率可使用该引脚。在 10MHz 工作时，从引脚 8 到地连接 0.01μF 电容。
5. 软件可以显示 ADC 计数或根据 ADC VREF 输入计算的电压，可通过“tools => options”进行选择。
6. 点击控制面板左上角可在自动和满量程之间切换垂直轴。
7. 绝对最大平均射频输入功率不要超过 +15dBm。
8. Vout 是 ADC 的模拟输入电压，VREF 定义了 ADC 的满量程输出范围（0V 到 VREF）。
9. 软件允许记录输出数据，并将文件保存为 .adc 格式，可使用 Microsoft Excel 打开。根据 (V_{REF}) 可从 ADC 代码计算等效输出电压：(Vout =(frac{ADC Code * Vref}{4096}))。
10. 根据 Vout、最佳拟合斜率和对数截距，可计算任何输入功率水平下的线性误差：(Linearity Error =(frac{Vout}{slope}) + log Intercept + Pin)，最佳拟合斜率取 Pin 从 -20dBm 到 0dBm。
11. 点击前面控制面板左上角可开启平均功能。

八、不同频率范围的射频输入修改

不同频率范围下的 RF IN 匹配参数如下：	FREQUENCY RANGE	RF IN MATCH
L1	C1
0.04 to 1.8GHz	3.3nH	1.8pF
1.75 to 2.2GHz	1.5nH	1.8pF
2.4 to 2.9GHz	0	1.5pF
2.8 to 3.8GHz	0	0.7pF
4.5 to 6.0GHz	0	0

通过以上详细介绍，相信大家对 LTC5587 功率检测器和 DC1638A 演示电路有了更深入的了解。在实际设计中，大家可以根据具体需求进行灵活调整和应用。你在使用 LTC5587 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享。