在基站应用中采用分立元件控制功放

的控制量将决定DAC的分辨率。电讯公司一般在基站设计中使用多个功放，如图2所示，因为这样可以在对每个RF载波设备选择功放时，提供更多的灵活性。每个功放可以针对一个具体的调制方案而优化。并行连接功放也可以改善线性度和总效率。在这种情况下，功放也许要求用多个增益级级联，包括使用一些可变增益放大器(VGA)和预驱动，以满足增益和效率的要求。一个多通道DAC可以完成这些功能块中的各种电平设定和增益控制的要求。
 
图3 功率检测

为了对功放的栅极电压实现精确控制，如ADI公司的AD5321、AD5627和AD5625，这些ADC可以提供12位的单路、两路和四路输出。这些器件具有极好的源电流和灌电流的能力，在大多数情况下就不再需要使用输出缓冲器了。这些电路兼有低功耗、单调性和快速稳定时间的优点，可以在应用中实现精确的电压电流设定。

在精度不是最主要的考虑因素、8位的分辨率可接受的应用中，数字电位计是一种更低成本的选择。这些电位计与机械式的电位计或可变电阻具有相同的电子调节功能，而且具有更好的分辨率、固态技术的可靠性以及卓越的温度性能。非易失性和一次可编程(OTP)的数字电位计在时分双工(TDD)RF应用中是理想的选择；在这种应用中的TDD接收期间，功放是关闭的，在发送期间，功放是用固定栅压且导通的。这个可编程的启动电压降低了开启延迟，并且改善了在开启功放晶体管时进入发射状态时的效率。在接收期间可以关断功放晶体管的能力，避免了发射噪声对接收信号的破坏。这个技术也改善了功放的总效率。根据通道数量、接口类型、分辨率和对非易失性存储器的要求，有众多的数字电位计可供选择。，例如ADI公司的AD5172—256个位置、一次编程和双通道的I2C电位计，非常适合于RF放大器中的电平设置。

对功放输出端上复杂的RF信号的功率电平进行精确测量，可以实现对放大器增益更强的控制，从而优化了器件的效率与线性度。使用均方根值(rms)的功率检测器，可以实现从W-CDMA、EDGE和UMTS的蜂窝基站中的RF信号中提取出精确的均方根功率电平。

在图3中，功率检测器的输出被连接到了功放的增益控制端。基于VOUT和RF输入信号之间的确定关系，功率检测器将对VOUT端(VOUT现在是一个误差放大器的输出)的电压进行调节，直到RF输入的电平与所设置的VSET保持一致。其中的ADC与DAC构成了一个反馈环路，而这个反馈环路对功率检测器的输出进行跟踪，并且对它的VSET输入进行调节。这个增益的控制方法可以使用于信号链的前几级中的可变增益放大器(VGA)和可变电压放大器(VVA)。为了对发射功率和接收功率都进行测试，可以使用已有的双路功率检测器，对两个复合信号实现同时检测。在功放之前存在VGA或者前置驱动器的系统中，就只需要一个功率检测器。在这种情况下，两个器件中的一个器件的增益是固定的，而VOUT则馈送到另一个器件的控制输入端。
 
图4 模拟比较器控制环路
 
图5 采用分立器件实现功率放大器的监测和控制

当高压电源线上检测到电压尖峰，或超范围的大电流的时候，由于数字控制环路的速度不够快，因而无法保护器件不受损坏。数字控制环路由下列部分组成：高端电流感应的电流传感器、模数转换器，以及用来处理数字量的外部控制逻辑。如果环路确定出电源线上的电流太大，那么，它就向DAC发出一个命令，以降低栅极电压或关断此部分。根据模拟比较器的输出来配合RF开关，以控制输入到功放的RF信号，如图4所示。如果在电源线上检测到了大电流，那就可以切断RF信号，以防止功放被损坏。使用一个模拟比较器意味着不需要数字处理，所以环路控制就快得多。电流传感器的输出电压可以直接与DAC设置的固定电压进行比较。当在电流传感器输出端上产生一个高于固定电压的电压时，比较器可以控制RF开关上的一个控制引脚，使其电平翻转，并能立即切断功放栅极的RF信号。

使用分立元件的一个典型功放监测和控制结构如图5所示。其中被监测和控制的放大器仅是功放本身，但信号链中的任何一个放大器都可以用这个方法来进行监测和控制。所有的分立元件都是通过同一个数据总线进行操作的，在本例中则是I2C数据总线，采用主控制器来实现控制。

从设计的观点来看，使用分立元件实现监测和控制的主要优点是，我们可以从一组经过量身定制而精选的产品中选择这些元件。供应商们正在设计由各种增益级和控制技术组成的、前所未有复杂性的功放的前端信号链。现有的多通道ADC和DAC是用于不同的系统划分和架构的理想选择，允许设计者实现成本有效的分布式控制。