ZHCACT5A June 2023 – September 2025 AFE11612-SEP , OPA4H199-SEP

5 GaN PA 的负偏置

AFE11612-SEP 具有一个 2.5V 内部基准，可将 DAC 输出电压在 0V 至 5V 范围内调节。GaN PA 需要负栅极电压以实现正确偏置，其夹断电压比导通电压更负。通过使用差分运算放大器电路，可以将 DAC 输出偏移至负电压。图 5-1 中的示例电路使用抗辐射运算放大器 OPA4H199-SEP 将 DAC 输出范围偏移并缩放至负电压范围。差分运算放大器电路用于在警报关断的情况下保护 PA。在警报状态下，DAC 将电压驱动至 0V。该差分电路向 GaN 栅极输出最大负电压，从而确保 GaN PA 关闭。

图 5-1 差分运算放大器电路

根据所需的运算放大器输出、V_IN 和 DAC 范围选择电阻器阻值。以下公式提供了电阻值的选择指南：

方程式 1.

V_{G S} = - (V_{I N} \times \frac{R 2}{R 1}) + D A C \times (\frac{R 4}{R 4 + R 3}) \times (\frac{R 1 + R 2}{R 1})

当 DAC = 0V 时：

方程式 2.

V_{G S} (M I N) = - (V_{I N} \times \frac{R 2}{R 1})

V_GS(MIN) 选为 –7.5V，V_IN 选为 5V。

方程式 3.

- 7.5 V = - (5 \times \frac{R 2}{R 1})

方程式 4.

\frac{R 2}{R 1} = 1.5

根据此比率选择 R2 和 R1 值。在此示例中，R1 = 10kΩ，R2 = 15kΩ。要计算 R3 和 R4，请使用所需的最大 DAC 值和 V_GS 值。在本示例中，DAC = 5V 且 V_GS(MAX) = 0V。

方程式 5.

V_{G S} (M A X) = - (V_{I N} \times \frac{R 2}{R 1}) + D A C \times (\frac{R 4}{R 4 + R 3}) (\frac{R 1 + R 2}{R 1})

方程式 6.

0 = - (5 \times \frac{15 k}{10 k}) + 5 \times (\frac{R 4}{R 4 + R 3}) \times (\frac{10 k + 15 k}{10 k})

方程式 7.

7.5 = 12.5 \times (\frac{R 4}{R 4 + R 3})

化简公式可得到方程式 8 中的电阻比。

方程式 8.

\frac{R 4}{R 3} = 1.5

由于这与 R2/R1 的比率相同，因此 R3 和 R4 将使用相同的值：R3 = 10kΩ 且 R4 = 15kΩ。图 5-2 显示了采用这些电阻器值时，DAC 与 V_GS 输出的关系。

图 5-2 差分运算放大器输出