ADI恒定電流偏置解決方案詳解

功率放大器PA是通信系統(tǒng)中的一顆重要器件。為了使PA工作在合適的偏置下并充分發(fā)揮其性能，其偏置控制電路不容忽視。

從偏置的角度可以將PA分為兩類，一種是自偏置放大器，另一種為外部偏置放大器。自偏置放大器有一個(gè)內(nèi)部電路用來社會(huì)合適工作的偏置點(diǎn)。這類放大器通常適合寬帶低功耗應(yīng)用，使用起來較為簡單。但可能無法提供最佳的性能，因?yàn)閮?nèi)部阻性偏執(zhí)電路無法充分補(bǔ)償批次、器件和溫度的差異。

對(duì)于偏置外部偏置放大器主要由恒定柵極電壓和恒定漏極電流。恒定漏極電流在很多場(chǎng)景的得到應(yīng)用。這種方法首先是設(shè)置柵極電壓來實(shí)現(xiàn)所需要的漏極電流值，然后監(jiān)控放大器的漏極電流并不斷調(diào)整柵極電壓從而保持漏極電流的恒定。本文主要介紹ADI恒定電流偏置解決方案。

從上表可以看到這幾顆有源偏置控制器的主要特性，它們可以產(chǎn)生常需要的柵壓負(fù)電壓以及第二級(jí)柵壓，同時(shí)可以提供過流，欠流報(bào)警，其閾值可設(shè)置。由于主要原理相同，下面著重以HMC980介紹有源偏置控制器的使用。

上圖為HMC980有源偏置控制器的典型應(yīng)用圖，結(jié)構(gòu)簡單明了。PA的目標(biāo)漏極電流由Pin20的電阻設(shè)定。為了獲得穩(wěn)定的偏置電流，R10需要選用高精度以及溫度系數(shù)小的電阻元件。由于HMC980內(nèi)部的開關(guān)管本身具有阻抗，因而Vdd可以根據(jù)后級(jí)PA所需要的漏極電壓加上該開關(guān)管上消耗的電壓。VGATE即為PA提供合適的電壓，VNEG用于設(shè)置VGATE的電壓范圍，默認(rèn)為-2.46V。VNEG和VGATE腳的電壓都可以接連到VNEGFB和VGATEFB上的電阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)。CPOUT腳需要通過兩個(gè)二極管和電容與VNEG相連來構(gòu)成負(fù)壓產(chǎn)生電路。同時(shí)P21,22，23可以通過配置電阻來設(shè)置過流，欠流的報(bào)警門限值。VGATE上的電容一方面可以起到濾波的效果同時(shí)可以通過其來調(diào)節(jié)柵壓上升時(shí)間。在需要的時(shí)候也可以在該引腳串接小電阻來避免電壓改變時(shí)可能帶來的過沖導(dǎo)致的震蕩。

除了上面三顆芯片，ADI還有集成ADC，DAC，電流檢測(cè)以及溫度傳感器的單芯片AD7293。其結(jié)構(gòu)圖如下。

其電流檢測(cè)支持高達(dá)60V的共模電壓，DAC的輸出電壓范圍可以設(shè)置為-5~0V，-4V~1V和0V~5V。可以滿足幾乎所有的常用PA的偏置需求。

本文簡單地介紹了ADI關(guān)于恒定漏極電流放大器的兩種有源偏置控制芯片，一種以HMC980位代表的模擬閉環(huán)方式，其使用簡單靈活。但其支持的漏極電壓和漏極電流大小有限。另一種為單片集成電流檢測(cè)，溫度傳感器以及ADC, DAC的AD7293。其支持的通道數(shù)目多，且漏極電壓和漏極電流大小范圍廣。