來自Integration的數(shù)字動(dòng)態(tài)偏置集成電路Spider IA4910專為偏置LDMOS器件而設(shè)計(jì)，將偏置功能從固定的靜態(tài)值轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字控制的動(dòng)態(tài)變量。本文介紹了幾種可調(diào)偏置電壓的選擇，并詳細(xì)介紹了Spider IA4910的功能和性能特點(diǎn)。

圖1. 偏置溫度補(bǔ)償方法。

　　功率放大器的OEM們希望能在當(dāng)今競爭激烈的2G和3G基站市場保持較強(qiáng)的競爭力，這樣他們就需要找到一種既能降低成本，又能不斷提高射頻性能并擁有更強(qiáng)功能的新方法。Spider IA4910是一種獲得可調(diào)偏置的全集成數(shù)字解決方案，該方案降低了與實(shí)現(xiàn)偏置功能相關(guān)的總體成本，同時(shí)又為2G和3G基站應(yīng)用提供了一種管理LDMOS溫度響應(yīng)的功能。

　　獲得可調(diào)偏置電壓的幾種選擇

　　當(dāng)今的蜂窩系統(tǒng)對線性度要求越發(fā)嚴(yán)格，需要將晶體管偏置在AB類，從而獲得相對于功率的效率和線性之間的有效折衷。過去，使用高精度多匝微調(diào)電位器產(chǎn)生并設(shè)置靜態(tài)偏置已能獲得AB類工作所要求的靜態(tài)柵極控制電壓。然而，當(dāng)前設(shè)計(jì)工程師的需求已從需要人工邊測邊調(diào)進(jìn)行偏置設(shè)定的簡單模擬偏置電路轉(zhuǎn)向更為復(fù)雜、更昂貴的模擬電路，或者是可以實(shí)現(xiàn)每種功能所需的由若干個(gè)分立集成電路組成的數(shù)字偏置電路。

圖2：帶有參數(shù)輸入端和讀出器的Spider接口。

　　正是由于具有競爭力的放大器設(shè)計(jì)要求更為精確的、可為每個(gè)射頻晶體管及其特定的最佳溫度曲線而定制的偏置響應(yīng)，這些更為復(fù)雜、更為昂貴的電路才應(yīng)運(yùn)而生。與末級器件相比，驅(qū)動(dòng)級或預(yù)驅(qū)動(dòng)級LDMOS器件需要完全不同的偏置電壓和溫度響應(yīng)。

　　可調(diào)偏置具有許多優(yōu)勢，比如：最佳溫度響應(yīng)、具備重新設(shè)置偏置以補(bǔ)償漂移或老化而造成影響的功能，或者全自動(dòng)化的工廠校準(zhǔn)和測試的勞動(dòng)力成本優(yōu)勢。設(shè)計(jì)工程師若要利用這些優(yōu)勢，就需要采取某種數(shù)字偏置方案。對一個(gè)典型結(jié)構(gòu)的功率放大器(前置放大級有兩個(gè)晶體管，輸出級有四個(gè)晶體管)而言，實(shí)現(xiàn)可調(diào)偏置基本功能的必要材料開支包括：若干EMI濾波器、單獨(dú)的偏置電路、一個(gè)D/C連接器、一個(gè)EEPROM、若干模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。然而，這依然不能提供一個(gè)完整解決方案級的選擇。

　　全集成數(shù)字動(dòng)態(tài)偏置方案

　　Spider IA4910是一種全新的、完全集成的數(shù)字動(dòng)態(tài)偏置解決方案，其可編程的模擬輸出端可隨溫度變化自動(dòng)偏置各種功率晶體管，尤其適用于LDMOS器件。采用Spider，可調(diào)偏置的目標(biāo)就變成如何在整個(gè)溫度范圍內(nèi)獲得射頻功率放大器各種參數(shù)的最佳性能。

　　Spider擁有獨(dú)特的固件結(jié)構(gòu)，它可以雙向處理數(shù)據(jù)，通過一條數(shù)據(jù)總線直接與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)及數(shù)字命令的發(fā)送和接收，并將命令轉(zhuǎn)變?yōu)槠么蠊β示w管所需的模擬輸出。

圖3：基于電位器的靜態(tài)偏置電路。

　　Spider利用8位粗調(diào)和8位微調(diào)輸出端數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，以2mV的分辨率來設(shè)置偏置電壓。輸出電壓是Vout=20mV×OC+2.5mV×OF，其中OC+OF為寫入粗調(diào)和微調(diào)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中的數(shù)值，介于0到255之間。Spider的4個(gè)輸出端的任何一個(gè)都可驅(qū)動(dòng)一個(gè)LDMOS管的柵極控制端。微調(diào)電壓是為精確設(shè)置偏置電壓并隨溫度變化以更小的步幅進(jìn)行跟蹤而設(shè)計(jì)的。跟蹤范圍是256×2.5mV=5.12V。由于具有超穩(wěn)定內(nèi)部電壓參考，電壓設(shè)置精度在-40至100攝氏度溫度范圍內(nèi)小于2mV。

　　Spider(IA4910)還具有以下功能，因而它是一種完整的解決方案：

　　1. 隨溫度變化自動(dòng)補(bǔ)償

　　2. 隨溫度變化的可編程響應(yīng)

　　3. 內(nèi)置溫度傳感器

　　4. 可對偏置電壓進(jìn)行微調(diào)和粗調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為0V-5V

　　5. 單個(gè)Spider可偏置四個(gè)射頻器件，并具有獨(dú)立的溫度響應(yīng)

　　6. 四個(gè)Spider可通過一根數(shù)據(jù)總線連接

　　7. Spider直接與微處理器通信

　　8. 配置外部電流/溫度傳感器接口

　　9. 基于Windows的圖形用戶界面，易于使用

　　10. 緊湊的16針TSSOP封裝

　　Spider軟件包包括四個(gè)LDMOS晶體管的通道接口面板、多個(gè)Spider尋址方式、內(nèi)部和外部傳感器參數(shù)讀出器、直接寄存器存取、一個(gè)ASCII碼輸入/輸出監(jiān)視窗口，以及讀出/寫入特定溫度斜率參數(shù)。

　　使用IA4910優(yōu)化射頻性能變量

圖4：基于Spider的動(dòng)態(tài)偏置電路。

　　以下應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)說明了典型的射頻功率放大器從傳統(tǒng)的使用電位器的偏置方法轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂肧pider數(shù)字偏置的偏置電路方法，并展示了這兩種方法射頻性能隨溫度變化的區(qū)別。

　　此例在一個(gè)已匹配好的測試環(huán)境中使用單級大功率分立LDMOS晶體管，首先使用電位器偏置電路，然后使用Spider。該器件是一個(gè)AGR21125 LDMOS，并已利用W-CDMA調(diào)制信號進(jìn)行過測試，更突出了使用電位器時(shí)和使用s