來自Integration的數字動態偏置集成電路Spider IA4910專為偏置LDMOS器件而設計，將偏置功能從固定的靜態值轉變為數字控制的動態變量。本文介紹了幾種可調偏置電壓的選擇，并詳細介紹了Spider IA4910的功能和性能特點。

圖1. 偏置溫度補償方法。

　　功率放大器的OEM們希望能在當今競爭激烈的2G和3G基站市場保持較強的競爭力，這樣他們就需要找到一種既能降低成本，又能不斷提高射頻性能并擁有更強功能的新方法。Spider IA4910是一種獲得可調偏置的全集成數字解決方案，該方案降低了與實現偏置功能相關的總體成本，同時又為2G和3G基站應用提供了一種管理LDMOS溫度響應的功能。

　　獲得可調偏置電壓的幾種選擇

　　當今的蜂窩系統對線性度要求越發嚴格，需要將晶體管偏置在AB類，從而獲得相對于功率的效率和線性之間的有效折衷。過去，使用高精度多匝微調電位器產生并設置靜態偏置已能獲得AB類工作所要求的靜態柵極控制電壓。然而，當前設計工程師的需求已從需要人工邊測邊調進行偏置設定的簡單模擬偏置電路轉向更為復雜、更昂貴的模擬電路，或者是可以實現每種功能所需的由若干個分立集成電路組成的數字偏置電路。

圖2：帶有參數輸入端和讀出器的Spider接口。

　　正是由于具有競爭力的放大器設計要求更為精確的、可為每個射頻晶體管及其特定的最佳溫度曲線而定制的偏置響應，這些更為復雜、更為昂貴的電路才應運而生。與末級器件相比，驅動級或預驅動級LDMOS器件需要完全不同的偏置電壓和溫度響應。

　　可調偏置具有許多優勢，比如：最佳溫度響應、具備重新設置偏置以補償漂移或老化而造成影響的功能，或者全自動化的工廠校準和測試的勞動力成本優勢。設計工程師若要利用這些優勢，就需要采取某種數字偏置方案。對一個典型結構的功率放大器(前置放大級有兩個晶體管，輸出級有四個晶體管)而言，實現可調偏置基本功能的必要材料開支包括：若干EMI濾波器、單獨的偏置電路、一個D/C連接器、一個EEPROM、若干模/數和數/模轉換器。然而，這依然不能提供一個完整解決方案級的選擇。

　　全集成數字動態偏置方案

　　Spider IA4910是一種全新的、完全集成的數字動態偏置解決方案，其可編程的模擬輸出端可隨溫度變化自動偏置各種功率晶體管，尤其適用于LDMOS器件。采用Spider，可調偏置的目標就變成如何在整個溫度范圍內獲得射頻功率放大器各種參數的最佳性能。

　　Spider擁有獨特的固件結構，它可以雙向處理數據，通過一條數據總線直接與微處理器進行數據及數字命令的發送和接收，并將命令轉變為偏置大功率晶體管所需的模擬輸出。

圖3：基于電位器的靜態偏置電路。

　　Spider利用8位粗調和8位微調輸出端數/模轉換器，以2mV的分辨率來設置偏置電壓。輸出電壓是Vout=20mV×OC+2.5mV×OF，其中OC+OF為寫入粗調和微調數/模轉換器中的數值，介于0到255之間。Spider的4個輸出端的任何一個都可驅動一個LDMOS管的柵極控制端。微調電壓是為精確設置偏置電壓并隨溫度變化以更小的步幅進行跟蹤而設計的。跟蹤范圍是256×2.5mV=5.12V。由于具有超穩定內部電壓參考，電壓設置精度在-40至100攝氏度溫度范圍內小于2mV。

　　Spider(IA4910)還具有以下功能，因而它是一種完整的解決方案：

　　1. 隨溫度變化自動補償

　　2. 隨溫度變化的可編程響應

　　3. 內置溫度傳感器

　　4. 可對偏置電壓進行微調和粗調，調節范圍為0V-5V

　　5. 單個Spider可偏置四個射頻器件，并具有獨立的溫度響應

　　6. 四個Spider可通過一根數據總線連接

　　7. Spider直接與微處理器通信

　　8. 配置外部電流/溫度傳感器接口

　　9. 基于Windows的圖形用戶界面，易于使用

　　10. 緊湊的16針TSSOP封裝

　　Spider軟件包包括四個LDMOS晶體管的通道接口面板、多個Spider尋址方式、內部和外部傳感器參數讀出器、直接寄存器存取、一個ASCII碼輸入/輸出監視窗口，以及讀出/寫入特定溫度斜率參數。

　　使用IA4910優化射頻性能變量

圖4：基于Spider的動態偏置電路。

　　以下應用實例詳細說明了典型的射頻功率放大器從傳統的使用電位器的偏置方法轉變為使用Spider數字偏置的偏置電路方法，并展示了這兩種方法射頻性能隨溫度變化的區別。

　　此例在一個已匹配好的測試環境中使用單級大功率分立LDMOS晶體管，首先使用電位器偏置電路，然后使用Spider。該器件是一個AGR21125 LDMOS，并已利用W-CDMA調制信號進行過測試，更突出了使用電位器時和使用s