現(xiàn)在的基站放大器通常選擇橫向DMOS (LDMOS) MOSFET作為功率器件，本文也用它來(lái)借以闡釋偏置技術(shù)。

RF類(lèi)別和偏置
RF電路中的LDMOS放大器表現(xiàn)出不同程度的非線(xiàn)性，取決于它的直流偏置電平，該電平上疊加了RF波形。也就是說(shuō)，如果保持恒定的RF門(mén)極信號(hào)，輸出電流(Iout)的諧波成分會(huì)隨著加在LDMOS器件門(mén)極上的直流偏壓的變化而改變(圖1)。LDMOS放大器輸出電流的諧波成分是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，因?yàn)樵赗F負(fù)載上，它所產(chǎn)生的干擾功率會(huì)影響本波段(帶內(nèi)干擾)或鄰近波段(帶外干擾)。

圖1. 采用沒(méi)有任何控制的直流偏置的LDMOS器件門(mén)控

當(dāng)輸出電流以360°導(dǎo)通角跟隨輸入電壓時(shí)，會(huì)得到最好的線(xiàn)性度。MOSFET工作在這種狀態(tài)(即A類(lèi)工作狀態(tài))所產(chǎn)生的失真比用其他方式偏置時(shí)小?？墒?，從功耗的角度來(lái)看，A類(lèi)工作狀態(tài)是最不可取的，因?yàn)樗拇罅康闹绷麟娏鳌?/p>

在較高的RF功率下，假定標(biāo)稱(chēng)電源電壓為28V，此時(shí)放大器中的直流功耗將大得驚人。正是由于這個(gè)原因，RF工程師在放大鏈路的最后一級(jí)使用AB類(lèi)偏置，同時(shí)他們喜歡在功耗小幾個(gè)數(shù)量級(jí)的前級(jí)中使用A類(lèi)工作模式。在AB類(lèi)中，輸出電流不完全跟隨輸入電壓，因此放大器的導(dǎo)通角低于360°。

AB類(lèi)的RF信號(hào)失真比A類(lèi)更顯著。其失真頻譜比A類(lèi)的更寬更密集。但是，由于進(jìn)入放大器的平均電流更低，AB類(lèi)的功耗也更低。簡(jiǎn)而言之，商用RF放大器類(lèi)別的選擇是在線(xiàn)性度和效率之間權(quán)衡的結(jié)果。

偏置要求和LDMOS特性
LDMOS功放要求偏置電路隨著溫度和電源電壓的改變控制功放電流中的直流分量。最終目的是確保放大器的RF增益，以及其失真電平，在規(guī)定要求的界限內(nèi)變化。從這方面來(lái)看，正確的偏置可協(xié)助線(xiàn)性化技術(shù)最大限度減小失真。決定LDMOS增益的方程是Iout = K (Vgs - Vth)²，其中K是一個(gè)常數(shù)，反映電子遷移率對(duì)增益的影響，Vth是FET的門(mén)限。K和Vth都和溫度有關(guān)。圖2顯示了LDMOS特性隨溫度的變化曲線(xiàn)。AB類(lèi)中，設(shè)計(jì)者傾向于將偏置設(shè)置在交叉點(diǎn)的左側(cè)，使增益具有正溫度系數(shù)。A類(lèi)中，放大器通常工作于交叉點(diǎn)的右側(cè)區(qū)域。

圖2. 隨溫度變化的LDMOS特性

用DS1847來(lái)控制A類(lèi)和AB類(lèi)偏置
圖3顯示了一個(gè)采用DS1847雙組、溫度控制的可變電阻控制LDMOS放大器門(mén)極的電路。DS1847內(nèi)部的溫度傳感器向其查詢(xún)表提供了一個(gè)讀取溫度。根據(jù)查詢(xún)表IC調(diào)節(jié)兩個(gè)256位可變電阻，為放大器門(mén)極提供正確的偏置電壓。用戶(hù)對(duì)查詢(xún)表編程使LDMOS放大器產(chǎn)生固定的輸出電流。有關(guān)LDMOS特性，請(qǐng)參考圖2 (或制造商提供的詳細(xì)數(shù)據(jù)曲線(xiàn))。通過(guò)兩個(gè)電阻衰減參考電壓，可獲得一個(gè)對(duì)溫度不敏感的電壓。

圖3. 采用DS1847雙組、溫度控制的可變電阻控制LDMOS放大器的門(mén)極