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在過去，為射頻功率放大器設定偏壓條件的設計技術要求采用一種不可靠的機械電位器或者一種通常要采用8位D/A變換器的笨拙的解決方案。機械電位器方案是極其不可靠的，并攪亂了可靠性和平均故障間隔時間（MTBF）的設計。D/A變換器方案的成本比較高，因為設計師幾乎不能利用D/A變換器的性能優勢，而在這方面花的錢是最多的。 一種革新的技術采用命名為數字控制的電位器（DCP）使設計師能從根本上改善RF功率放大器的成本和可靠性。這在要求嚴格的應用為采用高線性和高效率的LDMOS技術的蜂窩電話基站是特別有價值的。 新一代DCP沒有電荷泵，所以沒有可以傳導到滑片上的外部噪聲（甚至在編程時）。因此，有可能給DCP動態編程而仍保持放大器上的連續波功率（滑片電阻實現新舊狀態的平滑過渡）。 這對于重新偏置合用不同調制標準的放大器來說是個重要問題，因而可能要求不同的工作點以及到最佳性能。DCP已在全世界通信網絡上安裝的商用功率放大器上確立了幾百萬不出問題的現場工作小時。 偏置問題 功率放大器設計的最重要的方面之一是偏置網絡必須抵制RF功率。在凡是有可能的場合采用高阻抗源極就能達到這個目的。凡是采用了低阻抗源極的地方，保持良好的去耦狀態是十分必要的，以充分利用晶體管的性能。 在FET漏極（GaAs或LDMOS），采用低阻抗偏壓供電是必要的。對于非A類偏置的晶體管來說，電流對輸出功率的特性曲線是動態的，并且任何殘余電源阻抗都引起漏極電壓調幅。 圖：在RF功效應用中使用數字電位計，設計者能在諸如蜂窩電話基站等應用中節約成本，提高可靠性。 多數商用功率放大器通常有最大10%的帶寬，因而供給漏極電流是可能的。對寬帶應用來說，使用一個電感給漏極加偏壓一般比較好。 偏壓 偏壓可通過一個表面貼裝電阻饋送到晶體管柵極匹配網絡上。通常電阻為幾百歐姆以確保通過這個電阻漏到偏置網絡的RF功率最小。 由于柵極是極高阻抗的并且因而所需電流可以忽略不計，所以采用現成的最小封裝尺寸（通常是0603）是可能的。這就減少了任何封裝的寄生諧振的影響、使穩定性和性能最高。 對于LDMOS應用來說，可采用簡單的模擬補償方案或者用DSP控制DCP來實現熱補償。溫度引起的柵壓變化（在恒定漏極電流情況下）約為-2mVK-1。通常，補償常數將與這里說的稍有差別以維持恒定的增益-溫度響應。 靜態電流 不同應用的偏置（靜態電流）要求也不同，但對于單載波功率放大器而言，1%的Idq-opt靜態電流調諧分辨能力已經夠了（Idq-opt是典型的偏置條件，當一個器件是AB類偏置時，它提供最大的動態增益平直性和幾乎最佳的雙音三階互調制失真）。采用8位DCP為Xicor的X9258或X9250T就很容易達到這個條件。 某些應用，為多載波功率放大器，可能要求較精細的偏壓控制或較大的動態范圍，以便使動態增益平直性達到最佳。在某些情況下，實際上完全改變偏置的種類（傳導角），從A類、AB類到B類和可能的其它類，或許是有利的。 在緩沖運算放大器輸入采用兩個DCP和一個加權求和網絡也容易達到上述目的--有效地把位分辨率加倍。兩個連接在一起的6位（64滑片位置）DCP能達到12位（4096滑片位置）分辨率。 選擇R1/R2之比與抽頭點數相等（這時6位相當于64位置），可能得到4000多滑片位置的分辨率。這個做法不僅是以為LDMOS器件提供高分辨率偏置，同時也為晶體管提供最大的靈活性，使它能偏置在任何一類。 Xicor的X9250數字電位器一般能提供要求的電壓分辨率，尤其是在輸出電壓范圍受到條件限制的時候。只要給電位器的高端和低端選定上下極限就可以了。此外，運算放大器緩沖器容許為范圍調整和采用補償增加更大的靈活性。 典型的LDMOS晶體管要求約2.5mV的柵壓變化以便引起漏極電流1%的變化。因此，用一個8位電位器在1%分辨率的整6V范圍內調諧是可能的。利用上述兩個6位電位器的實例為有1%分辨率的整個10V范圍提供了（調諧）的可能性，然而正常情況下將降低（電壓）范圍以便維持較高的分辨率。 芯片上的存儲器 芯片上的存儲器是大部分DCP系列都有另一個特點。它使設計師能給每個電位器裝入四個值的置位，并在任何時候把存儲器寄存器指定給電位器。 一般來說，沒有必要使用這些存儲器設定。在正常情況下，這種設定是由外部處理器和存儲器儲存和控制的。給滑片寄存器重新輸出新值并不會在滑片上引起寄生噪聲。這允許RF在上電時對功放偏置動態編程,，無有害的（甚至可察覺的）結果。 在理論上，這是改變晶體管偏置條件的最壞時機，因為偏壓電源上的任何尖峰都會導致大量的晶體管電源電流，加強了RF的功率，可能有致命的后果。存儲器設定很可能用于很多功率放大器的設計特性。 數字熱補償 熱狀態由系統的微控制器監控。可用查表法或算法來計算晶體管的最佳工作點。離散值的預置表在生產時間裝入存儲器，并在必要時裝入滑片寄存器。 柵極電壓（Vg）/漏極電流（Id）漂移補償 LDMOS晶體管由于時間過長而受到性能漂移的傷害。基本的影響是要求稍微增加柵電壓以維持規定的漏極電流。LDMOS的加工工藝繼續精化，電流漂移的數字是20年漂移5%。大部分漂移發生在發貨前在工廠內給放大器加電試驗的時候。漂移還和工藝截止頻率成正比。其它射頻應用DCP可廣泛地用于其RF應用。一個好的實例是向量調制器。向量調制器的目的是處理任意信號，使它的振幅和相位能在有控制的狀態下變化。最近，采用向量調制器已經成為線性化放大系統復雜增益調整的流行方法，既用于前饋也用于預矯正。 向量調制器包括一個3dB 90°混合電路、一個同相位組合器、兩個可變衰減器，它是用一對混頻器或者帶二極管的另外兩個3dB 90°混合電路完成的。 |
