基站應用中功放的分立控制和集成控制

　　圖5采用分立器件實現(xiàn)功率放大器的監(jiān)測和控制

　　根據(jù)信號鏈的要求，在預驅動級和末級中可能需要很多個放大器，用于增加天線前端信號的總功率增益。但是這些附加的功率增益級對功放的總效率有不良影響。為了將影響降至最低，必須監(jiān)測和控制驅動器以優(yōu)化性能。例如，如圖2所示，用戶需要多個分立元件監(jiān)測溫度、功率、VGA的電壓電平，兩個預驅動，以及兩個末級功放的增益。

　　集成監(jiān)測和控制

　　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)測和控制解決方案。AD7294將電流、電壓和溫度的通用監(jiān)測和控制所需的所有功能和特性集成到一個芯片中。

　　圖6 監(jiān)測和控制功放級的集成解決方案

　　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量高達59.4 V的共模電平。內(nèi)部ADC提供兩個專用的電流檢測通道、兩個用于檢測外部溫度的通道、一個用于檢測芯片內(nèi)部溫度的通道，以及四個用于通用監(jiān)測的非專用ADC輸入通道。

　　該ADC通道的優(yōu)點在于，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）。用戶可以預先對ADC通道的上限和下限進行編程；當監(jiān)測的信號越過這些限制時產(chǎn)生報警標志。滯后寄存器為用戶提供的功能是，在發(fā)生越限事件時確定報警標志的重置點。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)報警標志。

　　模數(shù)轉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)需要將單個通道轉換為多個通道的序列。循環(huán)模式可以基于預先編程的多個通道的序列自動轉換，該循環(huán)模式是系統(tǒng)監(jiān)測應用的理想模式，特別適用于連續(xù)監(jiān)測信號，諸如信號功率和電流檢測，而且該循環(huán)模式僅在越過預先編程的上限或下限時發(fā)出報警。

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

　　圖7 AD7294高端電流檢測放大器

　　對于每個放大器，均提供了一個模擬比較器，用于高于1.2倍滿量程電壓閾值的故障檢測。

　　四個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增益放大器提供控制電壓。DAC的核心部分是薄膜、12-bit固有單調(diào)串列DAC，其使用2.5 V的基準源，具有5 V的輸出范圍。該DAC的輸出緩沖器能夠驅動高壓輸出級。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，同時還可以靈活地使用高達15 V的偏置電壓，因為功放晶體管往往使用較大的控制柵壓。此外，四個DAC高達10 mA的灌電流和源電流能力可以消除外部驅動緩沖器的使用。

　　結論

　　功放供應商們正在使用多種多樣的增益級和控制技術，設計更加復雜的功放前端信號鏈?，F(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)劃分和架構問題的理想選擇，使設計人員能夠實現(xiàn)高性價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。從用戶定制設計的觀點來看，專用的分立功能塊和集成系統(tǒng)的功能塊都能夠為系統(tǒng)設計人員提供空前廣泛的設計選擇。