一种利用有源偏置控制器偏置射频/微波放大器的最佳解决方案

保护电路等，而且需要校准周期。此类实施方案通常要占用比放大器本身大得多的印刷电路板(PCB)面积。

HMC920LP5E将所有必需的工作模块集成在一个紧凑型5 mm × 5 mm塑料表贴(SMT)封装中。与分立式偏置方案相比，该紧凑型方案消除了多个IC和外部器件，因而占用的PCB面积更小。

与HMC920LP5E相似，有源偏置控制器需要的PCB面积也小于分立式晶体管解决方案。采用HMC980LP4E时，偏置时序控制、恒定栅极电压调整、短路保护和负电压产生特性全都在10 mm × 15 mm的PCB面积内实现。

HMC981LP3E、HMC980LP4E和HMC920LP5E分别是3 mm × 3 mm、4 mm × 4 mm和5 mm × 5 mm塑料封装有源偏置控制器。图9显示了典型应用需要的PCB面积，包括外部无源器件。

图9.典型应用需要的PCB面积

ADI公司有源偏置控制器系列具有多方面关健优势：

● 内部负电压发生器在VGATE引脚产生外部偏置放大器所需的负电压。这些发生器的存在使得电压逆变器不再需要，器件数量、PCB面积和系统成本得以减少。

● 连续内部栅极电压调整确保DUT漏极电流恒定不变。

● 由于器件间差异的影响降低，偏置精度会提高。对于器件型号相同的不同放大器，由于器件间差异，获得期望IDD所需的最佳栅极电压电平是不同的。因此，对各DUT设置相同的栅极电压值会产生不同的射频性能。有源偏置控制器会调整各个DUT的栅极电压电平，从而降低器件间差异引起的性能差异。

图10和图11显示了器件间差异影响降低的情况。

图10.典型放大器在固定外部VGATE偏置下的偏置电流差异

图11.利用HMC920LP5E偏置时，相同放大器的偏置电流差异得到改善

● 内部偏置时序控制电路确保在VGATE负电压不存在时，不向DUT供应VDRAIN引脚和VG2引脚上的正电压。这样在DUT上电和掉电期间，就无需外部器件来执行时序控制。

● 在VGATE引脚之后，短路保护电路禁用VDRAIN引脚，确保DUT即便在短路情况下也是安全的。

图12.HMC980LP4E的典型应用电路

栅极电压自动控制功能通过内部反馈使恒定的静态偏置电流流经偏置下的放大器，该电流与温度和放大器阈值变化无关。静态偏置电流利用外接电阻来调整。图12显示RSENSE电阻(R10)连接到HMC980LP4E的引脚20。

关于如何计算RSENSE和VDD值的更多信息，请参阅有源偏置控制器数据手册。

ADI公司提供三款有源偏置控制器：HMC920LP5E、HMC980LP4E和HMC981LP3E。表2详细列出了这些有源偏置控制器的部分重要特性。

HMC980LP4E能够向漏极提供高电流，而HMC981LP3E最适合需要较低漏极电流的器件。除负电压发生器之外，HMC920LP5E还集成了正电压调节器，能够向漏极引脚供电。

工作原理

对于外部偏置放大器，ADI公司数据手册电气规格表的底部特别说明了VGG和IDD的偏置要求。例如，HMC637A要求将其VGG1从−2 V调整到0 V以获得典型值为400 mA的IDQ。不过，应遵循推荐的上电和掉电序列，以免损坏HMC637A。

HMC980LP4E利用集成控制电路来管理目标放大器的安全上电和掉电序列。

上电期间，偏置控制器的VDD和VDIG电源接通，然后由内部负电压发生器(NVG)产生VNEG。VNEG在达到其默认值（通常为−2.46 V）时，便开始下降并停止。VGATE输出电压也开始下降。通常，一旦达到VNEG = −2.5 V和VGATE = −2.1 V，VDRAIN输出就会使能，VGATE开始向0 V提高，以获得DUT需要的IDD值。

类似的掉电保护电路也会使DUT安全掉电。掉电期间，VGATE总是在VDD之后关断，即使VDD引脚或DUT的VGG引脚短路也是如此。在DUT IDD电流过大的情况下，此特性可为DUT提供高级保护。

图13.HMC981LP3E供电轨使能序列

调整默认VNEG和VGATE阈值

VNEG典型值为−2.46 V，如图14所示。由于HMC980LP4E的内部逻辑，此默认值会限制HMC980LP4E的VGATE输出电压摆幅能力。

图14.VNEG默认值

采用默认配置时，VGATE典型输出摆幅在−2 V到0 V之间。但是，

● 某些DUT可能需要小于−2 V的栅极电压。

● 某些DUT的栅极电压绝对最大额定值(AMR)大于−2.1 V，例如为−1.5 V。这种情况下，要求DUT的典型栅极电压高于VGATE的AMR值，例如为−1 V。但在上电期间，HMC980LP4E的VGATE输出总是降至−2 V的典型值。

通过外部电阻调整VNEG和VGATE的默认值，可以同时解决上述两个问题。图15所示的电阻R5、R6、R7和R8就是用于此目的。

图15.用于调整VNEG和VGATE默认值的外部电阻

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