随着移动电话架构的发展,其功耗和成本有所下降,而效率和性能却在提高。与此同时,为这些电话提供服务的无线基站一直在努力跟上这些改进。现代基站一半以上的功耗与功率放大器有关,因此系统级正在不断努力提高其能效。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。如果关键的斜坡时序没有得到最佳管理,则发射时隙上的信息可能会丢失,或者接收时隙期间的传输可能会造成干扰。
高速电流输出dac可与单个运算放大器配合使用,以产生符合tdmarf增益要求的pa斜坡曲线。斜坡施加到可变增益放大器(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。通过指定失调、上升时间、下降时间、幅度曲线和周期信息,dac可以曲线拟合所需的斜坡。该配置文件信息可以存储在微处理器的控制逻辑中。
图1.pa的斜坡控制采用电流输出dac和高速运算放大器
斜坡形状因每种调制方案而异,取决于所使用的pa。配置文件可以从简单的斜坡余弦型波形到更复杂的任意波形。使用电流输出dac和合适的高速运算放大器的优势在于,它可以精确复制“慢速”和“快速”斜坡曲线。斜坡控制应用中对dac的关键要求是快速建立时间。许多电压输出dac可以轻松达到额定精度,但电流输出dac与高速运算放大器相结合仍然是建立时间低于100 ns范围的最佳选择。dac只要由宽带低阻抗源(如基准电压)驱动,就会快速建立。因此,电流输出dac的压摆率和建立时间主要由运算放大器决定。决定运算放大器交流性能的规格包括输入电容(必须保持在最低水平)和小信号带宽。请注意,dac的反馈电阻(大约为10 kω)是运算放大器驱动的重要负载,用于设置确定电路带宽的主极点。
这就引出了选择运算放大器和电流输出dac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,以最好地满足电路设计需求,其中噪声、建立时间和功率要求都可以考虑在内。使用电压输出dac中的内部运算放大器,可以牺牲精度来换取带宽,但使用外部运算放大器时,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精度的两个规格是输入偏置电流和输入失调电压。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非常重要。选择带宽过大的运算放大器通常会导致直流性能下降。
在实现所需建立时间时要考虑的一个重要元件是补偿电容器。dac的输出电容在开环响应中引入一个极点,这可能导致闭环斜坡曲线电路出现振铃或不稳定。为了补偿这一点,一个外部反馈电容cf与dac的内部反馈电阻并联。值太小会在输出端产生振铃,而值太大会增加建立时间。dac的输出电容随代码而变化,因此无法固定cf的精确值。
ad5450/ad5451/ad5452/ad5453系列dac为此应用提供8位/10位/12位/14位精密电流输出解决方案。图1所示为ad5453 dac,配置为单极性输出,并结合一个定制的高速缓冲器,以最适合系统性能。该器件的建立时间约为100 ns,倍增带宽为12 mhz,非常适合波形生成应用。图2显示了通用斜坡曲线的示例。放大后的曲线显示,dac在下一个数据模式写入spi接口之前建立。
图2.ad5453的建立时间产生任意波形
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