基站應(yīng)用中功放的分立控制和集成控制

　　圖5采用分立器件實(shí)現(xiàn)功率放大器的監(jiān)測(cè)和控制

　　根據(jù)信號(hào)鏈的要求，在預(yù)驅(qū)動(dòng)級(jí)和末級(jí)中可能需要很多個(gè)放大器，用于增加天線前端信號(hào)的總功率增益。但是這些附加的功率增益級(jí)對(duì)功放的總效率有不良影響。為了將影響降至最低，必須監(jiān)測(cè)和控制驅(qū)動(dòng)器以優(yōu)化性能。例如，如圖2所示，用戶需要多個(gè)分立元件監(jiān)測(cè)溫度、功率、VGA的電壓電平，兩個(gè)預(yù)驅(qū)動(dòng)，以及兩個(gè)末級(jí)功放的增益。

　　集成監(jiān)測(cè)和控制

　　為了解決這一衍生問題，ADI公司開發(fā)出AD7294，這是一款集成的監(jiān)測(cè)和控制解決方案。AD7294將電流、電壓和溫度的通用監(jiān)測(cè)和控制所需的所有功能和特性集成到一個(gè)芯片中。

　　圖6 監(jiān)測(cè)和控制功放級(jí)的集成解決方案

　　AD7294集成了9通道12-bit ADC和4通道DAC，具有10 mA 灌/源電流能力。它采用0.6 µm DMOS工藝制造，這使電流傳感器能夠測(cè)量高達(dá)59.4 V的共模電平。內(nèi)部ADC提供兩個(gè)專用的電流檢測(cè)通道、兩個(gè)用于檢測(cè)外部溫度的通道、一個(gè)用于檢測(cè)芯片內(nèi)部溫度的通道，以及四個(gè)用于通用監(jiān)測(cè)的非專用ADC輸入通道。

　　該ADC通道的優(yōu)點(diǎn)在于，其具有遲滯寄存器以及上限和下限寄存器（AD7992/AD7994/AD7998也具有該特性）。用戶可以預(yù)先對(duì)ADC通道的上限和下限進(jìn)行編程；當(dāng)監(jiān)測(cè)的信號(hào)越過這些限制時(shí)產(chǎn)生報(bào)警標(biāo)志。滯后寄存器為用戶提供的功能是，在發(fā)生越限事件時(shí)確定報(bào)警標(biāo)志的重置點(diǎn)。遲滯寄存器可以防止大噪聲的溫度傳感器或電流傳感器的讀數(shù)連續(xù)地觸發(fā)報(bào)警標(biāo)志。

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換操作可以通過兩種不同的方式開始。命令模式使用戶能夠根據(jù)需要將單個(gè)通道轉(zhuǎn)換為多個(gè)通道的序列。循環(huán)模式可以基于預(yù)先編程的多個(gè)通道的序列自動(dòng)轉(zhuǎn)換，該循環(huán)模式是系統(tǒng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的理想模式，特別適用于連續(xù)監(jiān)測(cè)信號(hào)，諸如信號(hào)功率和電流檢測(cè)，而且該循環(huán)模式僅在越過預(yù)先編程的上限或下限時(shí)發(fā)出報(bào)警。

　　在這個(gè)方案中，還提供了兩個(gè)雙向高端電流檢測(cè)放大器（圖7）。當(dāng)功放的漏極電流流過取樣電阻時(shí)，產(chǎn)生的微小差分輸入電壓將被放大。集成的電流檢測(cè)放大器可以抑制高達(dá)59.4 V的共模電壓，并且能夠?yàn)槎嗦窂?fù)用的ADC通道之一提供放大的模擬信號(hào)。這兩個(gè)電流檢測(cè)放大器都具有12.5的固定增益，并且均采用內(nèi)部2.5 V輸出偏移基準(zhǔn)源。

　　圖7 AD7294高端電流檢測(cè)放大器

　　對(duì)于每個(gè)放大器，均提供了一個(gè)模擬比較器，用于高于1.2倍滿量程電壓閾值的故障檢測(cè)。

　　四個(gè)12-bit DAC可以提供數(shù)字控制的電壓（分辨率1.2 mV），用于控制功率晶體管的偏置電流。它們還可用于為可變?cè)鲆娣糯笃魈峁┛刂齐妷骸AC的核心部分是薄膜、12-bit固有單調(diào)串列DAC，其使用2.5 V的基準(zhǔn)源，具有5 V的輸出范圍。該DAC的輸出緩沖器能夠驅(qū)動(dòng)高壓輸出級(jí)。DAC的輸出范圍受偏移輸入的控制，輸出范圍是0 V～15 V。這可以為終端用戶提供5 V范圍內(nèi)的12-bit精度的控制能力，同時(shí)還可以靈活地使用高達(dá)15 V的偏置電壓，因?yàn)楣Ψ啪w管往往使用較大的控制柵壓。此外，四個(gè)DAC高達(dá)10 mA的灌電流和源電流能力可以消除外部驅(qū)動(dòng)緩沖器的使用。

　　結(jié)論

　　功放供應(yīng)商們正在使用多種多樣的增益級(jí)和控制技術(shù)，設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的功放前端信號(hào)鏈。現(xiàn)有的多通道ADC和DAC以及模擬RF元件的產(chǎn)品系列是解決不同的系統(tǒng)劃分和架構(gòu)問題的理想選擇，使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)高性價(jià)比的分布式控制方案。但是作為另一種方案，諸如AD7294的單片解決方案在電路板面積、系統(tǒng)可靠性和成本方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。從用戶定制設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來看，專用的分立功能塊和集成系統(tǒng)的功能塊都能夠?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供空前廣泛的設(shè)計(jì)選擇。