MAXREFDES39

简介

MAXREFDES39#功率放大器(PA)偏置参考设计使用MAX11300（也称为可编程混合信号I/O (PIXI™ IC)），以偏置和监控RF基站应用的功率放大器。这里使用的是Infineon PTMA210152M-20W，但可以使用任何功率放大器。MAX11300为RF功率放大器偏置应用提供高度集成的解决方案。该设计利用MAX11300的所有模拟外设，同时仅需一个MAX11300器件即可对2级RF功率放大器进行偏置和监控。下面列出了该参考设计的所有功能特性。

• 对频分双工(FDD)和时分双工(TDD)射频(RF)功率放大器进行监视、偏置和控制。
• 监控功能
  • 精密电压和电流测量
  • 通过模拟电流检测放大器(MAX44285)进行电流测量
  • 第一级和第二级放大器的漏极电压和电流
  • 两个外部温度监控器和一个内部温度监控器
  • 第一级和第二级放大器栅极偏置
• 控制功能
  • 快速射频PA开/关
  • 同步TDD功能
  • 高效、可调漏极电压电源
  • LED信号和警报
  • 自动控制功能

微控制器的USB接口和MAX11300的串行接口通过MAX14850与主电路实现数字隔离。微控制器部分通过USB电源供电，而电路的其余部分由单独的36V直流电源供电。图1还显示了RF PA的功率控制和监控。

设计详情

该设计使用MAX11300的高度可配置输入/输出功能来偏置Infineon PTAM210152M；15W、两级、LDMOS功率放大器。该PA偏置参考设计中使用的MAX11300内部设计如图2所示。它由六个单端ADC、四个DAC、两个开关和两个GPO组成。

在图2中，其中三个ADC配置为0至2.5V输入范围，用于电流检测测量，另外三个配置为0至10V输入范围，用于电源电压检测。其中两个DAC配置为调节MAX17503 DC-DC转换器，使PA获得优化功率输出。另外两个DAC用于偏置PA的第1级和第2级。GPI控制的模拟开关可用于TDD应用中快速切换DAC输出。如果不需要快速切换，可以在内部或通过微控制器的隔离GPIO保持连接（更多详细信息，参见原理图）。

输入电源采用36V、150W直流电源。MAX17503 DC-DC转换器用于调节PA的15V至28V电压。它具有4.5至60V输入范围，可提供高达2.5A输出电流。如上所述，DAC输出调节这些转换器的FB输入，如图3所示。

MAX44285电流检测放大器(CSA)用于测量PA第一级和第二级的偏置电流。CSA输出范围设计为0至2.5V，电流为0至1A，传感器电阻为0.05Ω，增益为50。因此，所有用于监控电流的ADC均选择0至2.5V范围。

为了测量PA的温度，使用导热膏将外部二极管连接到PA，并连接到MAX11300 EXT Temp 1引脚。另一个二极管连接到PA板，并连接到MAX11300 EXT Temp 2引脚，如图4所示。

快速入门

设备要求：

• 带USB端口的Windows^® PC
• MAXREFDES39#板
• 36V、150W直流电源（包含在MAXREFDES39#套件中）
• 带电缆的温度传感器（包含在MAXREFDES39#套件中）
• Infineon PTMA210152M功率放大器评估(EV)套件（不包括在内）。更多详情，请访问https://www.digikey.com/product-detail/en/infineon-technologies/PTMA210152MV1AUMA1/PTMA210152MV1AUMA1TR-ND/2081414
• 连接MAXREFDES39#板和功率放大器评估套件所需的电缆（图7）。在本例中，使用两根红色和一根黑色12"香蕉-香蕉电缆，以及一根橙色和一根黑色12"香蕉-迷你抓取器电缆。
• 功率放大器套件和频谱分析仪之间可能还需要连接RF衰减器。在本例中，使用Aeroflex # 49-3-43。

MAXREFDES39#硬件测试步骤：

• 下载并安装MAXREFDES39#软件。
• 将36V电源连接至DC插孔J9
• 通过mini USB线将MAXREFDES39#板连接到PC
• 驱动程序软件自动安装完成后，在“开始”菜单中打开软件图标，运行该软件
• 通过“配置”选项卡，加载软件附带的MAX11300配置文件(MAXREFDES39#_config_file.csv )
• 查看确认后，将文件写入MAX11300器件
• 通过“控制/监控”选项卡，读取ADC。结果应接近于图5所示的结果。







• 更改PORT0和PORT10的DAC电压（1V–9V），并分别测量V1和V2处的电压从28V到12V的变化，如图6所示。





• 如果上述测试通过，则连接功率放大器评估套件，如图7所示。







• 通过将PORT6和PORT14处的DAC电压分别从2V改为3V，可调整功率放大器第1级和第2级的增益，因为PTMA210152M需要此电压范围进行偏置。
• 可以从“校准”选项卡校准所有DAC和ADC配置端口的增益和偏移误差。

软件流程：

该软件提供了所有必需的功能，包括

• 通过读取MAX11300配置软件生成的寄存器映射文件来配置MAX11300器件
• 所有模拟外设（包括DAC、ADC等）的控制/监控功能。
• DAC和ADC的校准

“配置”选项卡中提供相关选项，用于加载MAX11300配置软件生成的MAX11300配置文件。加载文件后，用户可以查看器件的完整配置，如图8所示。如果配置与图8匹配，则可以将其写入MAX11300器件。此配置也可与其他2级功率放大器一起使用，不适用于PTMA210152M。

“控制/监控”选项卡提供设置所有DAC配置端口的电压和读取所有ADC配置端口的数据的功能。可以读取ADC端口的瞬时输出数据以及平均输出数据。该软件还计算平均数据的标准偏差，如图5和图9所示。

“校准”选项卡（图10）用于校准ADC和DAC增益及偏移误差。增益和失调误差补偿值通过此选项卡进行设置，当通过“控制/监控”选项卡向MAX11300器件读取或写入数据时，可以在ADC和DAC配置端口上看到配置效果。例如，如果端口0上配置的DAC增益设置为0.5，输出设置为10V，则实际输出将为5V。

实验室测量

功率放大器通过MAXREDES39#板进行偏置，其2.1GHz RF输入连接到PTMA210152M评估套件。评估套件输出通过射频衰减器连接至频谱分析仪。功率放大器通过DAC配置的端口（端口6和端口14）进行偏置。频谱分析仪结果如图11所示。

图11中的输出未显示MAX11300在100kHz范围内添加的任何尖峰，而DAC更新速率为25kHz。

PIXI是Maxim Integrated Products, Inc.的商标。