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MAX2831功率放大器(PA)輸出功率和偏置電流的優(yōu)化
摘要：本文介紹了在MAX2831的不同輸出功率下優(yōu)化功率放大器(PA)效率的數(shù)據(jù)和寄存器設(shè)置。
概述
MAX2831集成了實現(xiàn)RF收發(fā)器所需的全部電路，帶有RF功率放大器(PA)，用于802.11g/b系統(tǒng)。兩級PA的偏置電流和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過優(yōu)化在標(biāo)稱條件下提供+18.5dBm功率，僅從3.3V電源消耗209mA的電流(54Mbps (64-QAM)模式下EVM低于5.6% )，同時可滿足802.11g頻譜模板的要求。輸出功率較低時，重新對PA偏置電流寄存器進(jìn)行編程，降低偏置電流和PA電流，以便提高TX效率并滿足802.11g的要求。當(dāng)PA偏置電流針對+17dBm發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化時，與標(biāo)稱寄存器設(shè)置相比，可節(jié)省26mA的電流；優(yōu)化工作在+3dBm發(fā)射功率時，與標(biāo)稱寄存器設(shè)置相比，可節(jié)省62mA的電流。通過優(yōu)化簡單的雙電容輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，可以在指定輸出功率下節(jié)省更多的電流。
編程
寄存器10 (A3:A0 = 1010)允許對兩級PA偏置電流進(jìn)行編程。D2:D0位用于優(yōu)化第一級偏置電流、D6:D3位用于優(yōu)化第二級偏置電流。表1總結(jié)了寄存器設(shè)置以及等效的MAX2831評估板偏置電流設(shè)置。
表1. MAX2831 PA偏置電流寄存器設(shè)置
| Power Amplifier First-Stage Bias Current | Power Amplifier Second-Stage Bias Current | ||
| Register 10 (A3:A0 = 1010) Bit D2:D0 |
Equivalent Bias Current (µA) |
Register 10 (A3:A0 = 1010) Bit D6:D3 |
Equivalent Bias Current (µA) |
| 100 | 125 | 0100 | 160 |
| 010 | 75 | 0011 | 120 |
| 001 | 50 | 0011 | 120 |
| 001 | 50 | 0010 | 80 |
結(jié)論
圖1和表2總結(jié)了通過優(yōu)化PA偏置電流可以節(jié)省的電流。表3和圖2列出了標(biāo)稱寄存器設(shè)置對應(yīng)的工作特性。圖3、4和5所示是針對+17dBm和+15dBm輸出功率優(yōu)化寄存器設(shè)置后得到的工作特性和對應(yīng)的輸出頻譜。圖6給出了針對+12dBm和+9dBm輸出功率優(yōu)化寄存器設(shè)置后得到的工作特性。圖7為測量電路原理圖。
圖1. 在標(biāo)稱PA偏置電流和優(yōu)化于特定輸出功率的PA偏置電流下，MAX2831電源電流與輸出功率的關(guān)系
表2. 針對輸出功率優(yōu)化寄存器設(shè)置和偏置電流時的測量結(jié)果
(VCCTX = 2.85V, VCCPA = 3.3V, 信號源 = 90mVRMS 802.11g 64-QAM OFDM (54Mbps), f = 2437MHz,
| Measured Results | Register Settings (See MAX2831 EV Kit Control Software) | |||||
| POUT (dBm) | EVM (%) | PA Current (mA) | PA Current Savings (mA) | Tx VGA Gain (SPI™) [Register 12 Bit D5:D0] |
PA Driver Output Current (µA) [Register 10 (A3:A0 = 1010) Bit D2:D0] |
PA Output-Stage Bias (µA) [Register10 (A3:A0 = 1010) Bit D6:D3] |
| 2.9 | 3.5 | 73 | 61 | 35 (100011) | 50 (001) | 80 (0010) |
| 6.1 | 5.1 | 79 | 59 | 41 (101001) | 50 (001) | 80 (0010) |
| 9.2 | 4.4 | 98 | 45 | 44 (101100) | 50 (001) | 120 (0011) |
| 12.1 | 5.6 | 111 | 41 | 50 (110010) | 50 (001) | 120 (0011) |
| 15.2 | 5.0 | 140 | 28 | 53 (110101) | 75 (010) | 120 (0011) |
| 17.0 | 5.3 | 158 | 26 | 57 (111001) | 75 (010) | 120 (0011) |
| 18.7 | 5.5 | 204 | — | 57 (111001) | 125 (100) | 160 (0100) |
表3. 針對+18.5dBm (標(biāo)稱值)輸出功率優(yōu)化時，MAX2831的輸出功率、電源電流、EVM、寄存器設(shè)置
(VCCTX = 2.85V, VCCPA = 3.3V, 信號源 = 90mVRMS 802.11g 64-QAM OFDM (54Mbps), f = 2437MHz,
| Measured Results | Register Settings (See MAX2831 EV Kit Control Software) | ||||
| POUT (dBm) |
EVM (%) | PA Current (mA) | Tx VGA Gain (SPI) [Register 12 (A3:A0 = 1100) Bit D5:D0] |
PA Driver Output Current (µA) [Register 10 (A3:A0 = 1010) Bit D2:D0] |
PA Output-Stage Bias (µA) [Register10 (A3:A0 = 1010) Bit D6:D3] |
| 3.3 | 2.1 | 135 | 24 (011000) | 125 (100) | 160 (0100) |
| 6.3 | 2.3 | 138 | 30 (011110) | 125 (100) | 160 (0100) |
| 9.2 | 2.6 | 143 | 36 (100100) | 125 (100) | 160 (0100) |
| 12.2 | 2.9 | 152 | 43 (101011) | 125 (100) | 160 (0100) |
| 15.1 | 3.4 | 168 | 49 (110001) | 125 (100) | 160 (0100) |
| 17.1 | 4.1 | 184 | 53 (110101) | 125 (100) | 160 (0100) |
| 18.7 | 5.5 | 204 | 57 (111001) | 125 (100) | 160 (0100) |
圖2. 針對+18.5dBm輸出功率優(yōu)化時，MAX2831的輸出功率、電源電流、EVM (A3:A0 = 1010, D6:D3 = 0100, D2:D0 = 100)
圖3. 寄存器設(shè)置優(yōu)化于+17dBm和+15dBm時，MAX2831的輸出功率、電源電流、EVM (A3:A0 = 1010, D6:D3 = 0011, D2:D0 = 010)
圖4. +17dBm輸出功率時的輸出頻譜(紅線表示11g頻譜模板的要求) (A3:A0 = 1010、 D6:D3 = 0011、 D2:D0 = 010)
圖5. +15dBm輸出功率時的輸出頻譜(紅線表示11g頻譜模板的要求) (A3:A0 = 1010、 D6:D3 = 0011、 D2:D0 = 010)
圖6. 寄存器設(shè)置優(yōu)化于+12dBm和+9dBm輸出功率時，MAX2831的輸出功率、電源電流、EVM (A3:A0 = 1010, D6:D3 = 0011, D2:D0 = 001)
圖7. MAX2831無線LAN收發(fā)器測試裝置原理圖
SPI是Motorola, Inc.的商標(biāo)。
工商網(wǎng)監(jiān)
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