分立元件實現(xiàn)功放監(jiān)測與控制
在圖3中,功率檢測器的輸出VOUT被連接到功放的增益控制端以調(diào)節(jié)功放的增益。功放的輸出電壓驅(qū)動天線;定向耦合器對該方向中的功放輸出電壓進行采樣,使其適當(dāng)衰減,并且將其施加到功率檢測器。將功率檢測器的輸出,即發(fā)射輸出信號的均方根測量結(jié)果同DAC編程的值VSET比較,并且調(diào)節(jié)功放增益,使差值為零。
圖3 功率檢測
這種增益控制方法可以與信號路前幾級中的可變增益放大器(VGA)和可變電壓放大器(VVA)結(jié)合使用。為了對發(fā)射功率和接收功率都進行測量,ADI公司的AD8364雙路功率檢測器可以同時測量兩個復(fù)合輸入信號。
如果反饋回路確定出電源線上的電流太大,則向DAC發(fā)出一個命令,以降低柵極電壓或關(guān)斷此部分。然而,在某些應(yīng)用中,如果高壓電源線上出現(xiàn)電壓尖峰或者超范圍的大電流,那么,由于數(shù)字控制回路檢測高端電流、將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并且利用外部控制邏輯電路對數(shù)字量進行處理的速度不夠快,因而無法保護器件不受損壞。
圖4 使用模擬比較器的控制環(huán)路保護
綜上所述,使用分立元件的一個典型功放監(jiān)測和控制結(jié)構(gòu)如圖5所示。其中監(jiān)測和控制的僅是功放本身,但是這一原理可應(yīng)用于信號鏈中對任一放大器的控制。使用主控制器控制所有的分立元件,并且在同一個I2C數(shù)據(jù)總線上進行操作。
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(yù)驅(qū)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(qū)動器以優(yōu)化性能。
3 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(yù)先對ADC通道的上限和下限進行編程;當(dāng)監(jiān)測的信號越過這些限制時產(chǎn)生報警標(biāo)志。滯后寄存器為用戶提供的功能是,在發(fā)生越限事件時確定報警標(biāo)志的重置點。
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