高速DAC控制功率放大器的临界斜坡时序管理

随着移动电话架构的发展，其功耗和成本降低，同时其效率和性能也有所提高。同时，为这些手机提供服务的无线基站也在努力跟上这些改进。超过一半的现代基站的功耗与功率放大器相关联，因此正在进行持续的系统级努力以提高其能效。在GSM，EDGE和W-CDMA系统中发现的时分多址（TDMA）架构必须能够在规定的功率限制与时间内上下调整其功率包络。如果不能最佳地管理临界斜坡时序，则可能会在发送时隙上丢失信息，或者在接收时隙期间可能会发生干扰。

高速电流输出DAC可用于单运算放大器可生成符合TDMA RF增益要求的PA斜坡曲线。斜坡应用于可变增益放大器（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。指定偏移，上升时间，下降时间，幅度曲线和周期信息允许DAC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。

对于每种调制方案而言不同的斜坡形状取决于所使用的PA。配置文件可以从简单的斜坡余弦类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。在斜坡控制应用中，DAC的关键要求是快速建立时间。众多电压输出DAC将轻松达到规定的精度，但电流输出DAC与高速运算放大器相结合仍然是低于100 ns范围内建立时间的最佳选择。只要从宽带低阻抗源（如参考电压）驱动DAC，DAC就会快速稳定下来。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 - 必须保持最小 - 以及小信号带宽。请注意，DAC的反馈电阻大约为10kΩ，是运算放大器驱动的重要负载，并在确定电路带宽时设置主导极点。

这带来了另一个优势选择运算放大器和电流输出DAC的组合来产生斜坡控制电压：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。利用电压输出DAC中的内部运算放大器，可以提高带宽精度，但使用外部运算放大器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。有助于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。

在实现所需的建立时间时要考虑的一个重要因素是补偿电容。 DAC的输出电容在开环响应中引入极点，这可能导致闭环斜坡分析电路中的振铃或不稳定。为了补偿这一点，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，因此无法确定CF的精确值。

AD5450 / AD5451 / AD5452 / AD5453系列DAC提供8- / 10- / 12- / 14针对此应用的位精确电流输出解决方案。图1显示了一个AD5453 DAC，配置为单极性输出，并配有定制的高速缓冲器，以最好地适应系统性能。该器件的建立时间约为100 ns，带宽为12 MHz，是波形发生应用的理想选择。图2显示了通用斜坡配置文件的示例。放大的图显示DAC在下一个数据模式写入SPI接口之前稳定下来。