X-Amp ™, uus 45-dB, 500 MHz muutuva võimendusega võimendi (VGA) lihtsustab kohanduva vastuvõtja kujundust

Sissejuhatus Traadita sidevahendite projekteerimine algab tavaliselt strateegilise signaaliahela määratlemise ja analüüsiga. Müranäitajaid (NF), lineaarsust, moonutusi ja dünaamilist ulatust tuleb arvesse võtta tootearenduse tsükli varajases staadiumis, et õigesti tuvastada signaalitee iga elemendi komponentide spetsifikatsioonid. Signaaliahela eelarveanalüüs võimaldab disaineritel kiiresti valida komponente, analüüsida ja võrrelda kaalutavate disainiarhitektuuride toimivust. Väljakutse on suurem mobiilsidesüsteemides, kus erilist tähelepanu tuleb pöörata raadiosagedus- ja IF -signaaliplokkidega seotud spektraalsele selektiivsusele, lineaarsusele ja müra mehhanismidele. Vastuvõtjaid saab konstrueerida nii, et need pakuksid sissetuleva signaali tugevuse suhtes adaptiivset tundlikkust, kasutades madalamal IF -sagedusel muutuvat võimendust, kus on huvipakkuva signaaliga hõlpsam manipuleerida. Enamikku spektraalset hooldust (sageduse kujundamine ja filtreerimine) kasutatakse tavaliselt madalamatel IF-sagedustel, kus väga kitsaribalisi läbipääsufiltreid saab hõlpsasti realiseerida SAW-seadmete, kristallide ja passiivsete ühekordsete elementidega RLC-filtrivõrkude abil. Pärast täpset kanali valimist saab vastuvõetud signaali soovitud tasemele skaleerimiseks kasutada automaatset võimenduskontrolli (AGC) vooluringi. AGC kasutamine annab vastuvõtja konstruktsiooni, mille tundlikkus sõltub vastuvõetud signaali tugevusest. Kohanduv tundlikkus vähendab hääbuva kanaliga mobiilikeskkondadele omase kauguse mõju. Vajaliku dünaamilise ulatuse ja müra tagamiseks on sageli vaja suure jõudlusega muutuva võimendusega võimendeid. Taust Muutuva võimendusega võimendeid (VGA) on kasutatud erinevates kaugseire- ja sideseadmetes enam kui pool sajandit. Rakendused, mis ulatuvad ultraheli, radari, lidari ja traadita side ning isegi kõneanalüüsini - on dünaamilise jõudluse parandamiseks kasutanud muutuvat võimendust. Varased konstruktsioonid saavutasid võimenduse valiku fikseeritud võimendusega võimendi astmete sisselülitamisega, et reguleerida vastuvõtja tundlikkust binaarselt. Hilisemates rakendustes kasutati laiema diskreetse võimenduse reguleerimiseks astme summutajaid, millele järgnesid fikseeritud võimendusega võimendid. Kaasaegsed disainilahendused saavutavad pideva pingega juhitava võimenduse, kasutades analoogmeetodeid, näiteks pinge muutuvate summutite (VVA), analoog kordajate ja võimenduse interpolaatoritega. Joonis 1. Tüüpilised muutuva võimendusega arhitektuurid. Nii pideva kui ka diskreetse muutuva võimenduse juhtimiseks kasutatakse tavaliselt mitmesuguseid arhitektuure. Sellised rakendused nagu automaatne võimenduse reguleerimine nõuavad sageli pidevat analoogvõimenduse juhtimist. Kõige lihtsamad kujundused kasutavad analoogvõimendeid, millele järgnevad fikseeritud võimendusega puhvervõimendid. Sellised kujundused hõlmavad sageli mittelineaarset võimenduse juhtimise funktsiooni, mis nõuab kalibreerimist. Lisaks kannatavad korrutussüdamikud temperatuuri ja toitepinge sõltuvuste tõttu, mille tulemuseks võib olla võimendusseaduste nõrk täpsus ja stabiilsus, samuti lubamatu kõrgsagedusliku võimenduse varieerumine. Eelvõimendi/summutaja/võimendaja arhitektuuri kasutavad disainilahendused võivad pakkuda madala müratasemega tööd ja head ribalaiust, kuid neil on tavaliselt üsna madal kolmanda järgu sisend (IIP3), mis piirab nende jõudlust suure dünaamilise vahemikuga vastuvõtjates . Teises lahenduste klassis kasutatakse pingega muutuvaid summutajaid, millele järgneb fikseeritud võimendusega järelarmendus. VVA-d võivad pakkuda täpset sumbumise ülekandefunktsiooni, mis on dB-des lineaarne, kuid piisava sumbumisvahemiku tagamiseks on sageli vaja mitut VVA-d kaskaadida. Kaskaadi tulemuseks on suurenenud tundlikkus sumbumise ülekandefunktsiooni muutuste suhtes. Mõnikord on vaja signaali eelvõimendada, et signaaliallikat puhverdada VVA koormusmõjudest, samuti vähendada summuti mõju mürale. Kõrge võimendus, mis on vajalik madala müratasemega näitaja saamiseks, vähendab kolmanda järgu sisendit. Joonis 2. AD8367 X-Amp VGA arhitektuur. AD8367 X-AMP VGA koos AGC-ga X-AMP arhitektuur, mis sai alguse kümme aastat tagasi koos analoogseadmetega AD600 ja AD602 (Analog Dialogue 26-2, 1992), võimaldab lineaarset võimenduskontrolli funktsiooni, mis on sisuliselt temperatuurist sõltumatu. See sisaldab takistuslikku redelivõrku koos ülimalt lineaarse võimendi ja interpolaatori astmega, et tagada pidev lineaarne-dB võimenduse juhtimise funktsioon. AD8367 (joonis 2) on X-AMP VGA uusim põlvkond. Selle disain on rakendatud uue ülikiire komplementaarse bipolaarse protsessi (XFCB2.0) alusel, mis tagab mõõduka võimenduse kuni sadade MHz ja parema lineaarsuse kõrgematel sagedustel, kui seni tavapärase pooljuhttöötluse korral. Nagu on näidatud joonisel 2, kantakse sisendsignaal maapinnale viidud 9-astmelisele R-nR takistusredelivõrgule, mis on loodud tekitama 5 dB summutusastmeid puudutuspunktide vahel. Sujuv võimenduse juhtimine saavutatakse, kui tajutakse muutuva läbilaskevõimega (gm) astmeid. Sõltuvalt võimenduskontrolli pingest valib interpolaator, millised etapid on aktiivsed. Näiteks kui esimene etapp on aktiivne, tuvastatakse 0-dB koputuspunkt; kui viimane etapp on aktiivne, tuntakse 45 dB punkti. Koputuspunktide vahele jäävad sumbumistasemed saavutatakse, kui naabruses olevad gm-etapid on samaaegselt aktiivsed, luues diskreetsete puudutuspunkti sumbumiste kaalutud keskmise. Sel viisil sünteesitakse sujuv, monotoonne, lineaarne dB-summutusfunktsioon, millel on väga täpne skaleerimine. Ideaalset lineaar-dB edastusfunktsiooni saab väljendada järgmiselt: (1) kus MY on võimendusskaala (kalle), mida tavaliselt väljendatakse dB/V, tavaliselt 50 dB/V (või 20 mV/dB) BZ on võimenduse lõikepunkt dB, tavaliselt –5 dB, ekstrapoleeritud võimendus VGAIN = 0 V. VGAIN on võimenduskontrolli pinge. AD8367 põhiühenduse kontuur, võimenduse ülekandefunktsioon ja tüüpiline võimendusvea muster on näidatud joonisel 3, mis näitab võimenduse ülekandefunktsiooni kaldenurka 50 dB/V ja –5 dB ületamist võimenduse üle. juhtimispinge vahemik 50 mV ≤ VGAIN ≤ 950 mV. Seade võimaldab võimendusnurka MODE tihvti lihtsa tihvtrihma abil ümber pöörata. Pöördvõimendusrežiim on mugav automaatse võimenduse juhtimise (AGC) rakendustes, kus võimenduse juhtimise funktsioon on tuletatud veaintegraatorist, mis võrdleb tuvastatud väljundvõimsust eelnevalt kindlaksmääratud seadeväärtusega. Ruuduseadur ja kiibile integreeritud veaintegraator võimaldavad seadet kasutada iseseisva AGC alamsüsteemina. Joonis 3. Põhiline AD8367 VGA rakendusahel ja võimenduskontrolli edastusfunktsioon, mis näitab tüüpilisi vigu erinevatel temperatuuridel. Tüüpiline eraldiseisev AGC vooluahel on näidatud joonisel 4 koos selle ajapiirkonna reageeringuga 10 dB sisendpinge sammule. Selles näites on signaali sisendiks 70 MHz sinusoid ja selle sisend on astmeliselt moduleeritud vahemikus –17 kuni –7 dBm (200 oomi kohta). Väljundsignaali võimsust mõõdetakse pingena sisemise ruuduseaduri abil ja võrreldakse sisemise 354 mV efektiivväärtusega. Detektori väljundiks on vool, mis integreeritakse välise kondensaatori CAGC abil. Pinge, mis tekib CAGC kondensaatoris, juhib GAIN -tihvti, et võimendust vähendada või suurendada. Silmus stabiliseerub, kui väljundsignaali taseme efektiivväärtus võrdub sisemise 354-mV võrdlusega. Kui sisendsignaal on väiksem kui 354 mV rms, vajub DETO-tihvt voolu, mis vähendab GAIN-tihvti pinget. Kui sisendsignaal suureneb üle 354 mV rms, saadab DETO -pin voolu, põhjustades GAIN -pinge pinge tõusu. Selles rakenduses on vajalik pöördvõimendusrežiim, et tagada võimenduse vähenemine, kui sisendsignaali efektiivväärtus ületab sisemist võrdlust. Saadud pinget, mis on rakendatud GAIN-tihvtile, VAGC, saab kasutada vastuvõetud signaali tugevuse indikaatorina (RSSI), mis tähistab sisendsignaali tugevust võrreldes 354 mV efektiivväärtusega. Siinuslainekuju puhul annab see 1-oomise koormuse korral 200-V pp väljundsignaali. Joonis 4. Põhiline AD8367 AGC rakendusahel ja ajadomeeni reaktsioon sagedusel 70 MHz. Signaaliahela analüüs Kaasaegne superheterodüüni arhitektuur on kujutatud joonisel 5. AD8367 kasutatakse vastuvõtu (Rx) teel vastuvõtja üldise võimenduse kohandamiseks, kui RF -signaali tase muutub. Edastamise (Tx) teel kasutatakse AD8367 koos RF -võimsusanduriga soovitud väljundvõimsuse taseme säilitamiseks. Joonis 5. Superheterodüüni arhitektuur, kasutades VGA -sid IF taseme juhtimiseks. VGA-sid kasutatakse vahepealsetes sagedusetappides vastuvõtja üldise tundlikkuse adaptiivseks reguleerimiseks ja edastatava võimsustaseme juhtimiseks. Võttes arvesse vastuvõtuteed, saab üldist tundlikkust ja dünaamilist vahemikku hinnata signaalitee eelarve analüüsi abil. Selle näite jaoks valiti PCS-CDMA signaal, kasutades 1 MHz müra ribalaiust. AD8367 IF VGA väljundist tagasi töötades saab analüüsida sisendi tundlikkust ja dünaamilist vahemikku. Joonis 6 kujutab üksikasjalikku eelarveanalüüsi vastuvõtja sisendist IF VGA väljundini. Joonis 6. Rx Path Budget Analysis 1900-MHz CDMA jaoks 70 MHz IF-ga. Ülaltoodud näites juhib AD8367 signaali taset enne I&Q demodulaatorit. AD8367 on näide VGA-st, mis kasutab muutuvat sumbumist, millele järgneb võimendusjärgne võimendi. Selles VGA stiilis kuvatakse sisuliselt konstant OIP3 ja müra, mis varieeruvuse korral varieerub. AD8367 pakub minimaalset müra maksimaalse võimenduse korral ja maksimaalset kolmanda järgu sisendit minimaalse võimenduse korral. See ainulaadne kombinatsioon võimaldab vastuvõtja signaali tugevuse põhjal dünaamiliselt juhtida vastuvõtja tundlikkust ja sisendi lineaarsust. AD8367 (andmelehtede ja lisateabe saamiseks klõpsake sellel lingil) iseloomustatakse temperatuuril –40 kuni +85 ° C ja see on pakitud 14-lülilise õhukese kokkutõmbumisega väikese kontuuriga pakendisse (TSSOP). See töötab ühe 3-5-voldise toiteallikaga. Seadme töösagedus –3 dB on 500 MHz; ja selle andmeleht pakub üksikasjalikke spetsifikatsioone tavalistel IF -sagedustel - näiteks 70 MHz, 140 MHz, 190 MHz ja 240 MHz. Kui loete selle artikli PDF- või trükiversiooni, külastage palun andmelehe allalaadimiseks või näidiste saamiseks veebisaiti www.analog.com. AD8367 on tavaliselt laost saadaval ja saadaval on ka hindamiskomisjon. Tänuavaldused Uuendusliku AD8367 kujundasid Barrie Gilbert ja John Cowles.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri