高速DAC控制功率放大器斜坡曲线

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

审核编辑：郭婷