基站應用中功放的分立控制和集成控制

　　圖5采用分立器件實現功率放大器的監測和控制

　　根據信號鏈的要求，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，必須監測和控制驅動器以優化性能。例如，如圖2所示，用戶需要多個分立元件監測溫度、功率、VGA的電壓電平，兩個預驅動，以及兩個末級功放的增益。

　　集成監測和控制

　　為了解決這一衍生問題，ADI公司開發出AD7294，這是一款集成的監測和控制解決方案。AD7294將電流、電壓和溫度的通用監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部溫度的通道，以及四個用于通用監測的非專用ADC輸入通道。

　　該ADC通道的優點在于，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；當監測的信號越過這些限制時產生報警標志。滯后寄存器為用戶提供的功能是，在發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連續地觸發報警標志。

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

　　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。現有的多通道ADC和DAC以及模擬RF元件的產品系列是解決不同的系統劃分和架構問題的理想選擇，使設計人員能夠實現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、系統可靠性和成本方面具有顯著的優勢。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的功能塊都能夠為系統設計人員提供空前廣泛的設計選擇。