RF衰減是無線設計中的常見電路。本應用筆記詳細介紹了使用PIN二極管和電流源DAC控制RF衰減的幾種方法。

PIN二極管通常用作電視調諧器中RF信號的可變衰減器，以及固定設備中的寬帶RF的可變衰減器。這些二極管可以作為分立器件安裝在電路板上，也可以集成到混合GaAs模塊中。在高RF頻率下，PIN二極管的正向電阻隨著通過結的直流電流的增加而減小（圖1）。

圖1.典型PIN二極管的電阻與正向電流的關系。

PIN二極管衰減器可以在串聯或并聯配置中工作。串聯衰減器（圖2a）通常需要10mA至20mA電流通過二極管。其衰減為：

20log(1 + RPIN / 2Z0)(in dB)

對于并聯衰減器（圖2b），所需的偏置電流典型值為2mA至3mA。分流衰減器的衰減為：

20log(1 + Z0 / 2RPIN)（in dB）

圖2.RF信號可以通過串聯（a）或并聯（b）PIN二極管衰減。

系統控制器通過改變流經二極管的電流來調節衰減。

系統可能還需要溫度補償（圖3）。在這個簡化的電路中，數字電位計IC（digipot）設置固定或可調偏置電平，熱敏電阻提供溫度輸入。這些輸入組合在一個運算放大器電路中，通過一個電阻驅動PIN二極管，將輸出轉換為電流。

圖3.PIN二極管的簡化偏置電路。

此實現并不簡單。熱敏電阻響應必須與PIN二極管匹配，偏置電流變化會改變PIN二極管的直流正向電壓，進而導致偏置電流非線性。您可以用電壓輸出DAC代替熱敏電阻和數字電位器，并以數字方式補償電路，但這種方法不會消除二極管的正向電壓。更好的選擇是引入電流源DAC（有關理想示例，請參見附錄）。

圖4電路包括一個混合正交匹配并聯衰減器和一對匹配PIN二極管，由單個DAC輸出驅動。環境溫度由連接到主機微控制器的模擬或數字傳感器測量，該傳感器使用查找表（LUT）或算法來實現溫度補償。所需的衰減通過LUT或算法，給出所需的PIN電流，然后由DAC設置。通過PIN二極管結的電流僅由DAC設置，并且與二極管的正向電壓或連接中的任何其他直流阻抗無關。

圖4.該RF衰減器由電流輸出DAC（MAX5548或MAX5550）驅動，該DAC根據主機處理器的校正信號調節輸出電流，從而補償溫度。

根據輸出進行篩選

對于包含RF阻斷電感器和電容器的電路（以消除不需要的直流路徑），輸出在超過100nH的串聯電感和10nF的對地電容下保持穩定。作為電流（相對于電壓）輸出的一個優點，濾波器引入的串聯電阻對精度沒有影響，前提是產生的壓降保持在DAC的輸出順從電壓范圍內。

附錄 — DAC 示例

MAX5548/MAX5550為雙路8位/10位DAC，具有電流源輸出，順從范圍為4V/30mA。兩個輸出均可提供高達 30mA 的電流，并且可以并聯用于高達 60mA 的大電流應用。這些器件采用+2.7V至+5.25V單電源供電，正常工作時每個DAC的典型電源電流為1.5mA，關斷模式下最大電流小于1μA。停機模式下的輸出漏電流最大值僅為 ±1μA。

為確保高精度和低噪聲性能，每款IC均包括+1.25V帶隙基準和控制放大器。它們還提供連接外部基準 （REFIN） 的選項，以提高增益精度。這些部件與 I 兼容2C 和 SPI 串行接口，由封裝上的引腳選擇。在SPI模式下，這些器件可以菊花鏈連接，以節省處理器I/O引腳，并且對于I2C 接口，提供四個引腳可選地址。軟件和每個輸出的外部電阻確定可編程輸出電流的最大值。

審核編輯：郭婷