高速DAC控制功率放大器斜坡曲線

隨著移動電話架構(gòu)的發(fā)展，其功耗和成本有所下降，而效率和性能卻在提高。與此同時，為這些電話提供服務的無線基站一直在努力跟上這些改進?，F(xiàn)代基站一半以上的功耗與功率放大器有關，因此系統(tǒng)級正在不斷努力提高其能效。GSM、EDGE 和 W-CDMA 系統(tǒng)中的時分多址 （TDMA） 架構(gòu)必須能夠在規(guī)定的功率與時間限制內(nèi)上下提升其功率包絡。如果關鍵的斜坡時序沒有得到最佳管理，則發(fā)射時隙上的信息可能會丟失，或者接收時隙期間的傳輸可能會造成干擾。

高速電流輸出DAC可與單個運算放大器配合使用，以產(chǎn)生符合TDMARF增益要求的PA斜坡曲線。斜坡施加到可變增益放大器（VGA）的電壓控制引腳，以控制進入PA的RF信號的增益，如圖1所示。通過指定失調(diào)、上升時間、下降時間、幅度曲線和周期信息，DAC可以曲線擬合所需的斜坡。該配置文件信息可以存儲在微處理器的控制邏輯中。

圖1.PA的斜坡控制采用電流輸出DAC和高速運算放大器

斜坡形狀因每種調(diào)制方案而異，取決于所使用的PA。配置文件可以從簡單的斜坡余弦型波形到更復雜的任意波形。使用電流輸出DAC和合適的高速運算放大器的優(yōu)勢在于，它可以精確復制“慢速”和“快速”斜坡曲線。斜坡控制應用中對DAC的關鍵要求是快速建立時間。許多電壓輸出DAC可以輕松達到額定精度，但電流輸出DAC與高速運算放大器相結(jié)合仍然是建立時間低于100 ns范圍的最佳選擇。DAC只要由寬帶低阻抗源（如基準電壓）驅(qū)動，就會快速建立。因此，電流輸出DAC的壓擺率和建立時間主要由運算放大器決定。決定運算放大器交流性能的規(guī)格包括輸入電容（必須保持在最低水平）和小信號帶寬。請注意，DAC的反饋電阻（大約為10 kΩ）是運算放大器驅(qū)動的重要負載，用于設置確定電路帶寬的主極點。

這就引出了選擇運算放大器和電流輸出DAC組合來產(chǎn)生斜坡控制電壓的另一個優(yōu)勢：運算放大器可以定制，以最好地滿足電路設計需求，其中噪聲、建立時間和功率要求都可以考慮在內(nèi)。使用電壓輸出DAC中的內(nèi)部運算放大器，可以犧牲精度來換取帶寬，但使用外部運算放大器時，可以找到適合應用的最佳解決方案。運算放大器的帶寬通常與其直流精度成反比關系。影響DAC精度的兩個規(guī)格是輸入偏置電流和輸入失調(diào)電壓。因此，選擇具有足夠帶寬的運算放大器以實現(xiàn)所需的斜坡性能，同時仍保持良好的直流精度非常重要。選擇帶寬過大的運算放大器通常會導致直流性能下降。

在實現(xiàn)所需建立時間時要考慮的一個重要元件是補償電容器。DAC的輸出電容在開環(huán)響應中引入一個極點，這可能導致閉環(huán)斜坡曲線電路出現(xiàn)振鈴或不穩(wěn)定。為了補償這一點，一個外部反饋電容CF與DAC的內(nèi)部反饋電阻并聯(lián)。值太小會在輸出端產(chǎn)生振鈴，而值太大會增加建立時間。DAC的輸出電容隨代碼而變化，因此無法固定CF的精確值。

AD5450/AD5451/AD5452/AD5453系列DAC為此應用提供8位/10位/12位/14位精密電流輸出解決方案。圖1所示為AD5453 DAC，配置為單極性輸出，并結(jié)合一個定制的高速緩沖器，以最適合系統(tǒng)性能。該器件的建立時間約為100 ns，倍增帶寬為12 MHz，非常適合波形生成應用。圖2顯示了通用斜坡曲線的示例。放大后的曲線顯示，DAC在下一個數(shù)據(jù)模式寫入SPI接口之前建立。

圖2.AD5453的建立時間產(chǎn)生任意波形

審核編輯：郭婷