ADI恒定电流偏置解决方案详解

功率放大器PA是通信系统中的一颗重要器件。为了使PA工作在合适的偏置下并充分发挥其性能，其偏置控制电路不容忽视。

从偏置的角度可以将PA分为两类，一种是自偏置放大器，另一种为外部偏置放大器。自偏置放大器有一个内部电路用来社会合适工作的偏置点。这类放大器通常适合宽带低功耗应用，使用起来较为简单。但可能无法提供最佳的性能，因为内部阻性偏执电路无法充分补偿批次、器件和温度的差异。

对于偏置外部偏置放大器主要由恒定栅极电压和恒定漏极电流。恒定漏极电流在很多场景的得到应用。这种方法首先是设置栅极电压来实现所需要的漏极电流值，然后监控放大器的漏极电流并不断调整栅极电压从而保持漏极电流的恒定。本文主要介绍ADI恒定电流偏置解决方案。

从上表可以看到这几颗有源偏置控制器的主要特性，它们可以产生常需要的栅压负电压以及第二级栅压，同时可以提供过流，欠流报警，其阈值可设置。由于主要原理相同，下面着重以HMC980介绍有源偏置控制器的使用。

上图为HMC980有源偏置控制器的典型应用图，结构简单明了。PA的目标漏极电流由Pin20的电阻设定。为了获得稳定的偏置电流，R10需要选用高精度以及温度系数小的电阻元件。由于HMC980内部的开关管本身具有阻抗，因而Vdd可以根据后级PA所需要的漏极电压加上该开关管上消耗的电压。VGATE即为PA提供合适的电压，VNEG用于设置VGATE的电压范围，默认为-2.46V。VNEG和VGATE脚的电压都可以接连到VNEGFB和VGATEFB上的电阻值进行调节。CPOUT脚需要通过两个二极管和电容与VNEG相连来构成负压产生电路。同时P21,22，23可以通过配置电阻来设置过流，欠流的报警门限值。VGATE上的电容一方面可以起到滤波的效果同时可以通过其来调节栅压上升时间。在需要的时候也可以在该引脚串接小电阻来避免电压改变时可能带来的过冲导致的震荡。

除了上面三颗芯片，ADI还有集成ADC，DAC，电流检测以及温度传感器的单芯片AD7293。其结构图如下。

其电流检测支持高达60V的共模电压，DAC的输出电压范围可以设置为-5~0V，-4V~1V和0V~5V。可以满足几乎所有的常用PA的偏置需求。

本文简单地介绍了ADI关于恒定漏极电流放大器的两种有源偏置控制芯片，一种以HMC980位代表的模拟闭环方式，其使用简单灵活。但其支持的漏极电压和漏极电流大小有限。另一种为单片集成电流检测，温度传感器以及ADC, DAC的AD7293。其支持的通道数目多，且漏极电压和漏极电流大小范围广。