高速DAC控制功率放大器斜坡轮廓

电子技术   2025-10-15 13:50   263   0  

随着移动电话架构的发展,它们的功耗和成本已经降低,而它们的效率和性能已经提高。与此同时,为这些手机提供服务的无线基站也在努力跟上这些进步。超过一半的现代基站的电力消耗与功率放大器有关,因此不断的系统级努力,以提高其能源效率。GSM、EDGE和W-CDMA系统中的时分多址(TDMA)架构必须能够在规定的功率与时间限制内上下提升其功率包络。如果临界匝道时序没有得到最佳管理,则信息可能会在发送时隙中丢失,或者在接收时隙中由于传输而引起干扰。

高速电流输出DAC可以与单个运算放大器一起使用,以生成符合TDMA射频增益要求的PA斜坡曲线。坡道应用于可变增益放大器(VGA)的电压控制引脚,以控制进入PA的RF信号的增益,如图1所示。指定偏移量,上升时间,下降时间,幅度轮廓和周期信息允许DAC曲线拟合所需的斜坡。该配置信息可以存储在微处理器的控制逻辑中。

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图1所示 放大器的斜坡控制采用电流输出DAC和高速运算放大器

坡道形状因每种调制方案而异,取决于所使用的PA。剖面可以从简单的斜余弦型波形变化到更复杂的任意波形。将电流输出DAC与合适的高速运算放大器结合使用的优点是,它可以精确地复制“慢”和“快”斜坡曲线。在斜坡控制应用中对DAC的关键要求是快速的稳定时间。许多电压输出dac将轻松达到规定的精度,但结合高速运算放大器的电流输出dac仍然是在低于100 ns范围内稳定时间的最佳选择。只要DAC是由宽带低阻抗源(如参考电压)驱动的,它就会很快稳定下来。因此,电流输出DAC的转换速率和稳定时间主要由运放决定。决定运放交流性能的规格包括其输入电容(必须保持在最小值)和小信号带宽。请注意,DAC的反馈电阻,在10 k欧姆的数量级上,是运放驱动的重要负载,并在确定电路带宽时设置主导极。

这导致选择运算放大器和电流输出DAC的组合来产生斜坡控制电压的另一个优势:运算放大器可以定制以最适合电路设计需求,其中噪声,稳定时间和功率要求都可以考虑在内。使用电压输出dac中的内部运放,可以用精度换取带宽,但是使用外部运放,可以找到适合应用的最佳解决方案。运算放大器的带宽通常与其直流精度成反比关系。影响DAC精度的两个指标是输入偏置电流和输入偏置电压。因此,选择具有足够带宽的运算放大器以实现所需的斜坡性能,同时仍保持良好的直流精度是很重要的。选择带宽过大的运放通常会导致直流性能下降。

要达到期望的稳定时间,要考虑的一个重要部件是补偿电容器。DAC的输出电容在开环响应中引入了一个极,这可能导致闭环斜坡轮廓电路中的振铃或不稳定。为了补偿这一点,外部反馈电容CF与DAC的内部反馈电阻并联连接。太小的值会在输出端产生振铃,而太大的值会增加稳定时间。DAC的输出电容随代码而变化,因此不可能固定CF的精确值。

AD5450 / AD5451 / AD5452 / AD5453系列dac为该应用提供8位/10位/12位/14位精确电流输出解决方案。图1显示了一个配置为单极输出的AD5453 DAC,加上一个定制的最适合系统性能的高速缓冲器。该器件的稳定时间约为100 ns,带宽为12 mhz,是波形生成应用的理想选择。图2显示了一个通用斜坡配置文件的示例。放大图显示,在下一个数据模式被写入SPI接口之前,DAC稳定下来。


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图2 AD5453产生任意波形的稳定时间

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