升壓電源和高壓DAC為天線和濾波器提供調(diào)諧信號

天線陣列和濾波器通常通過改變鈦酸鍶鋇（BST）電容器上的電壓來調(diào)諧。當(dāng)這種鐵電材料用于電容器時(shí)，施加的電壓會導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的微小變化，從而改變介電常數(shù)，從而改變電容。與傳統(tǒng)變?nèi)?a target="_blank">二極管相比，電子可調(diào)諧BST電容器可以處理更高的功率和更大的信號幅度。

在典型應(yīng)用中，調(diào)諧電容補(bǔ)償元件容差，調(diào)整濾波器的截止頻率，或匹配可調(diào)諧天線的網(wǎng)絡(luò)阻抗。BST電容通過施加0 V至30 V之間的電壓進(jìn)行調(diào)諧。隨著現(xiàn)代電子設(shè)備中的電源趨向于低電壓，3.3V、2.5V 甚至 1.8V 電源很常見，尤其是在電池供電的應(yīng)用中。盡管調(diào)諧有好處，但僅為此功能添加單獨(dú)的高壓電源并不總是有意義的。因此，需要一種方便的方法來產(chǎn)生電源。

例如，在此應(yīng)用中，可以使用3 V電源，但BST電容器需要超過20 V的電壓才能完全控制。兩個(gè)主要電路模塊是升壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器ADP1613和高壓DAC5504。圖1所示電路產(chǎn)生高達(dá)30 V的DAC輸出電壓。DAC輸出設(shè)置BST電容的偏置電壓，從而調(diào)整天線響應(yīng)。

圖1.升壓電源和高壓DAC為BST電容器提供調(diào)諧信號。

AD1613升壓DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器（圖4）集成了一個(gè)能夠提供高達(dá)20 V輸出的電源開關(guān)。如圖所示，ADP1613從3 V輸入產(chǎn)生32 V輸出。ADIsimPower?工具為設(shè)計(jì)人員提供了一種根據(jù)輸入要求確定適當(dāng)組件的簡單方法。

ADP1613的32 V輸出為四通道、12位高壓DAC5504供電（圖5），該DAC的四個(gè)輸出均可提供高達(dá)60 V的電壓。R_SEL引腳上的電壓決定了其滿量程輸出。在此應(yīng)用中，R_SEL連接到 VDD，將滿量程輸出設(shè)置為 30 V。DAC寄存器通過3 V兼容串行接口進(jìn)行更新。所有四個(gè)DAC通過脈沖負(fù)載引腳（LDAC）低電平同時(shí)更新，從而允許同時(shí)改變四個(gè)BST電容。

圖2顯示了用作可調(diào)諧匹配網(wǎng)絡(luò)的BST電容器的等效電路。圖3顯示了BST電容與電壓和天線響應(yīng)的傳遞函數(shù)。BST電容器可以從Agile RF等供應(yīng)商處獲得。

圖2.BST電容等效電路。

圖3.偏置電壓與BST電容的關(guān)系;產(chǎn)生的天線響應(yīng)。

圖4.ADP1613功能框圖

圖5.AD5504功能框圖

圖1所示的電路可以使下一代手機(jī)受益，因?yàn)橄乱淮謾C(jī)受到兩種相反力量的壓力。一方面是始終存在的減小尺寸和功耗的要求。另一方面是需要提高性能，通過在更小的體積中插入更多的天線和無線電系統(tǒng)來利用更多的頻段。天線設(shè)計(jì)人員在體積和效率方面正在達(dá)到物理設(shè)計(jì)極限，因?yàn)樘炀€體積減小會降低效率。可調(diào)諧天線解決了多頻段、多模電話中的這個(gè)問題，并且可以擴(kuò)展手機(jī)的工作頻率范圍，例如從美國GSM850切換到歐洲GSM900，同時(shí)保持尺寸和效率。在多用途設(shè)備中，發(fā)短信、通話或上網(wǎng)時(shí)使用的不同頭部和手部位置會給天線帶來不同的負(fù)載阻抗，使天線失諧并降低信號質(zhì)量。可調(diào)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)這些變化的條件并恢復(fù)失諧信號。

升壓型DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器的工作頻率為650 kHz/1300 kHz

ADP1613升壓轉(zhuǎn)換器能夠在高達(dá)20 V的電壓下提供超過150 mA的電流，同時(shí)采用2.5 V至5.5 V單電源供電。將 2A、0.13 Ω 電源開關(guān)與電流模式、脈寬調(diào)制穩(wěn)壓器集成在一起，其輸出隨輸入電壓、負(fù)載電流和溫度的變化變化小于 1%。工作頻率可通過引腳選擇，并可針對高效率或最小外部元件尺寸進(jìn)行優(yōu)化：在 650 kHz 時(shí)，可提供 90% 的效率;在 1.3 MHz 時(shí)，其電路實(shí)現(xiàn)占用的空間最小，非常適合便攜式設(shè)備和液晶顯示器中空間受限的環(huán)境?？烧{(diào)軟啟動電路將浪涌電流降至最低，確保安全、可預(yù)測的啟動條件。ADP1613在開關(guān)狀態(tài)下消耗2.2 mA，在非開關(guān)狀態(tài)下消耗700 μA，在關(guān)斷模式下消耗10 nA。該器件采用8引腳MSOP封裝，額定溫度范圍為–40°C至+85°C，千兆秒售價(jià)為0.70美元。

四通道、12位DAC提供高壓輸出

AD5504四通道、12位、高壓DAC具有引腳可選的0 V至30 V和0 V至60 V輸出范圍。 功能完整，包括一個(gè)精密基準(zhǔn)電壓源、溫度傳感器、四個(gè)雙緩沖DAC和四個(gè)高壓放大器。上電后，數(shù)字部分啟用并設(shè)置為已知狀態(tài);模擬部分保持禁用狀態(tài)，直到通過SPI端口發(fā)出上電命令。溫度傳感器斷開模擬輸出，并在芯片溫度超過110°C時(shí)設(shè)置報(bào)警標(biāo)志。 AD5504在30 V模式下的額定最大差分非線性（DNL）為1 LSB，最大積分非線性（INL）為3 LSB。該器件采用10 V至62 V和2.3 V至5.5 V電源供電，正常模式下功耗為2 mA，省電模式下功耗為30 μA。

審核編輯：郭婷