利用對數(shù)放大器和MCU增強(qiáng)RF功率測量精度

通過+85°C對數(shù)一致性曲線的線性區(qū)的趨勢線表示該溫度的誤差模型。

由于斜率和截距隨溫度變化導(dǎo)致溫度漂移。鑒于這種認(rèn)識(shí)，通過分析器件的總體分布曲線可以總結(jié)出一個(gè)誤差模型?？梢越⒎植记€隨溫度移動(dòng)的誤差表達(dá)式，如圖6所示。圖中畫出的通過+85°C對數(shù)一致性曲線的線性區(qū)的趨勢線——誤差線，它表示在+85°C時(shí)的誤差模型。應(yīng)用該誤差線的斜率和截距特性，利用補(bǔ)償函數(shù)關(guān)系可抵消這種溫度變化。盡管如此，該誤差模型僅描述+85°C時(shí)溫度漂移帶來的誤差。

大多數(shù)的溫度漂移發(fā)生在+25°C和+85°C之間。對所有溫度都普遍適用的誤差函數(shù)可利用一個(gè)溫度比例因子k（T）來建立各種溫度范圍的函數(shù)關(guān)系，其中k（T）是溫度的函數(shù)。將補(bǔ)償誤差函數(shù)和溫度比例因子函數(shù)結(jié)合起來，組合結(jié)果如圖7所示。當(dāng)溫度升高的時(shí)候，比例因數(shù)將跟著變化，從而可消除由于溫度漂移上升引起的誤差。

圖7示出AD8312采用上述誤差補(bǔ)償方法的對數(shù)一致性分布。誤差補(bǔ)償前，對數(shù)一致性誤差為5 dB.誤差補(bǔ)償后，在從-30 dBm至0 dBm功率輸入范圍之間，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)對數(shù)一致性誤差提高到大約±0.5 dB.這種RF功率管理系統(tǒng)可達(dá)到的精度是由器件的總體分布曲線確定的。同樣的結(jié)果對于溫度漂移不顯著的低溫和低頻情況也可適用。

圖7.用補(bǔ)償誤差函數(shù)抵消溫溫度變化引起的誤差。

用誤差補(bǔ)償改善整個(gè)溫度范圍內(nèi)的對數(shù)一致性誤差。

在半導(dǎo)體制造過程期間，有些參數(shù)在變化，比如薄層電阻、電容和β值。所有這些參數(shù)變化都會(huì)影響對數(shù)放大器的斜率、截距及檢測器的溫度性能。減輕制造工藝參數(shù)變化造成影響的一種方法就是使用激光微調(diào)對數(shù)放大器。圖8示出經(jīng)過激光微調(diào)的60 dB對數(shù)放大器在1.9 GHz處的對數(shù)一致性誤差分布曲線。該器件不采用數(shù)字補(bǔ)償而是模擬補(bǔ)償方法，即使用內(nèi)置溫度電路和外部電阻器來優(yōu)化溫度性能。電阻值依賴于修正系數(shù)要求的數(shù)值。這種模擬補(bǔ)償電路的作用能夠使測量結(jié)果偏離總體分布曲線中心值的程度達(dá)到±0.5-dB.

圖8.激光微調(diào)對數(shù)放大器采用模擬補(bǔ)償電路可完成精確的RF功率管理，而不是數(shù)字補(bǔ)償。

結(jié)論

使用精確的RF功率管理，基站和手機(jī)發(fā)射器能夠從功率放大器保護(hù)和減少功耗方面獲得好處，從而遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的要求。利用穩(wěn)定的對數(shù)放大器和溫度傳感器，MCU能夠補(bǔ)償溫度漂移誤差以提高RF功率管理系統(tǒng)的總精度。對數(shù)放大器與溫度分布密切相關(guān)，所以允許簡單的誤差補(bǔ)償。用于適中溫度漂移的兩點(diǎn)校準(zhǔn)能夠?yàn)樵谡麄€(gè)溫度范圍內(nèi)達(dá)到±0.5-dB精度的精確RF功率管理成為可能。