X-Amp™, 'n nuwe 45-dB, 500 MHz-versterker met veranderlike versterking (VGA) vereenvoudig aanpasbare ontvangerontwerpe

Inleiding Die ontwerp van draadlose kommunikasietoerusting begin gewoonlik met 'n strategiese definisie en ontleding van seinkettings. Geraasfiguur (NF), lineariteit, vervorming en dinamiese omvang moet in 'n vroeë stadium van die produkontwikkelingsiklus in ag geneem word om komponentspesifikasies vir elke element in die seinpad behoorlik te identifiseer. Met begrotingsanalise met die ketting kan ontwerpers vinnig die komponente kies, die prestasie van ontwerpargitekture wat dit oorweeg, ontleed en vergelyk. Die uitdaging is groter in mobiele kommunikasiestelsels, waar spesiale aandag gevestig moet word op die spektrale selektiwiteit, lineariteit en geraasmeganismes wat verband hou met RF- en IF -seinblokke. Ontvangers kan ontwerp word om aanpasbare sensitiwiteit vir inkomende seinsterkte te bied deur gebruik te maak van veranderlike versterking by die laer IF -frekwensies, waar dit makliker is om die sein van belang te manipuleer. Die meeste spektrale versorging (frekwensievorming en -filtrering) is geneig om by die laer IF-frekwensies geïmplementeer te word waar baie smalband-deurlaatfilters maklik gerealiseer kan word deur die gebruik van SAW-toestelle, kristalle en passiewe klont-element RLC-filternetwerke. Na presiese kanaalseleksie kan outomatiese versterkingsbeheer (AGC) stroombane gebruik word om die ontvangde sein na 'n verlangde vlak te skaal. Die gebruik van AGC lewer 'n ontvangerontwerp waarvan die sensitiwiteit wissel, gebaseer op die ontvangde seinsterkte. Aanpasbare sensitiwiteit verminder die effekte van afstand wat inherent is aan vervaagkanaal mobiele omgewings. Hoëprestasie versterkers met veranderlike versterkings is dikwels nodig om die nodige dinamiese omvang en geraasprestasie te bied. Agtergrond Veranderlike versterkingsversterkers (VGA's) word al meer as 'n halwe eeu in 'n verskeidenheid afstandswaarnemings- en kommunikasietoerusting gebruik. Toepassings wat wissel van ultraklank, radar, lidar tot draadlose kommunikasie - en selfs spraakanalise - het veranderlike wins gebruik in 'n poging om dinamiese werkverrigting te verbeter. Vroeë ontwerpe het winsgewendheid verkry deur in te skakel na vaste versterkingsversterkerfases om die sensitiwiteit van die ontvanger op 'n binêre manier aan te pas. Later implementasies het trappemiddels gebruik, gevolg deur versterkers met vaste versterking, om 'n wyer reeks diskrete versterkingsbeheer te bereik. Moderne ontwerpe bereik deurlopende spanningsbeheerde wins, deur gebruik te maak van analoog tegnieke, deur middel van sulke middele soos spanningsveranderlike verswakkers (VVA's), analoogvermenigvuldigers en versterkingsinterpoleerders. Figuur 1. Tipiese argitekture met veranderlike wins. 'N Verskeidenheid argitekture word algemeen gebruik om beide deurlopende en diskrete beheer oor veranderlike versterkings te bied. Toepassings soos outomatiese versterkingsbeheer vereis dikwels deurlopende analoogversterkingsbeheer. Die eenvoudigste ontwerpe maak gebruik van analoog vermenigvuldigers gevolg deur buffer versterkers met vaste wins. Sulke ontwerpe behels dikwels 'n nie -lineêre versterkingsbeheerfunksie wat kalibrasie vereis. Boonop ly die vermenigvuldigerkerne aan temperatuur- en toevoerspanningsafhanklikhede wat kan lei tot 'n swak akkuraatheid en stabiliteit in die wet, sowel as onaanvaarbare hoëfrekwensie-versterkingsvariasie. Ontwerpe wat voorversterker-/demper-/na-versterker-argitekture gebruik, kan lae geraaswerking en goeie bandwydte verskaf, maar is geneig om taamlik lae insette derde-orde onderskepping (IIP3) te hê, wat hul vermoë beperk om in hoë-dinamiese-reeks ontvangers te presteer . 'N Ander klas oplossings maak gebruik van spanningsveranderlike verswakkers, gevolg deur 'n vaste versterking na versterking. VVA's kan 'n akkurate dempingsoordragfunksie bied wat lineêr is in dB, maar dit is dikwels nodig om veelvuldige VVA's te onderbreek om 'n voldoende verswakkingreeks te bied. Die kaskade lei tot 'n verhoogde sensitiwiteit vir variasies van die attenuasie-oordragfunksie. Dit is soms nodig om die sein vooraf te versterk om die seinbron te buffer van die laai -effekte van die VVA, asook om die invloed van die verswakker op die geraas te verminder. Die hoë wins wat nodig is om 'n lae geraas te lewer, lei tot 'n verminderde inset van die derde orde. Figuur 2. Argitektuur van die AD8367 X-Amp VGA. Die AD8367 X-AMP VGA met AGC Die X-AMP-argitektuur, wat tien jaar gelede ontstaan ​​het met die Analog Devices AD600 en AD602, (Analog Dialogue 26-2, 1992), laat 'n lineêre-in-dB-aanwinsbeheerfunksie toe wat in wese onafhanklik van temperatuur. Dit bestaan ​​uit 'n resistiewe leernetwerk, saam met 'n hoogs lineêre versterker en interpolator-fase, om 'n deurlopende lineêre-in-dB versterkingsbeheerfunksie te bied. Die AD8367 (figuur 2) is die nuutste generasie X-AMP VGA's. Die ontwerp daarvan is geïmplementeer op 'n nuwe ekstra-vinnige-komplementêre-bipolêre proses (XFCB2.0) wat matige wins tot honderde MHz en verbeterde lineariteit by hoër frekwensies bied as wat tot dusver beskikbaar was met konvensionele halfgeleierverwerking. Soos figuur 2 toon, word die insetsein toegedien op 'n 9-traps R-nR weerstandige leernetwerk met grondverwysings, wat ontwerp is om trappe van 5 dB tussen tappunte te produseer. Beheer van gladde versterking word verkry deur die aftappunte te waarneem met stadiums met veranderlike transkonduktansie (gm). Afhangende van die versterkingsbeheerspanning, kies 'n interpolator watter stadiums aktief is. Byvoorbeeld, as die eerste fase aktief is, word die 0-dB-tappunt waargeneem; as die laaste fase aktief is, word die 45-dB punt waargeneem. Verswakingsvlakke wat tussen kraanpunte val, word bereik deurdat naburige gm-stadiums gelyktydig aktief is, wat 'n geweegde gemiddelde van die diskrete tap-puntverminderings skep. Op hierdie manier word 'n gladde, monotoniese, lineêre-in-dB dempingsfunksie met baie presiese skaal gesintetiseer. Die ideale lineêre-in-dB-oordragfunksie kan uitgedruk word as: (1) waar MY die versterkingsskaal (helling) is, gewoonlik uitgedruk in dB/V, tipies 50 dB/V (of 20 mV/dB) BZ is die versterkingsafsnit in dB, tipies –5 dB, die geëxtrapoleerde wins vir VGAIN = 0 V. VGAIN is die versterkingsbeheerspanning Die AD8367 se basiese verbindingsomlyn, versterkingsoordragfunksie en tipiese versterkingsfoutpatroon word in figuur 3 geïllustreer, wat die helling van die versterkingsoordragfunksie van 50 dB/V en –5-dB onderskei oor 'n versterkings- beheerspanningsbereik van 50 mV ≤ VGAIN ≤ 950mV. Met die toestel kan die versterkingshelling omgekeer word deur 'n eenvoudige penband van die MODE-pen. Die omgekeerde versterkingsmodus is gerieflik in outomatiese versterkingsbeheer (AGC) -toepassings, waar die versterkingsbeheerfunksie afgelei word van 'n foutintegrator, wat die opgespoorde uitsetvermoë vergelyk met 'n voorafbepaalde stelpuntvlak. 'N Vierkante-detektor en die foutintegrator, geïntegreerd op die chip, laat die toestel toe om as 'n onafhanklike AGC-subsisteem gebruik te word. Figuur 3. Basiese AD8367 VGA-toepassingsbaan en versterkings-oordragfunksie, wat tipiese foute by verskillende temperature toon. 'n Tipiese selfstandige AGC-kring word in Figuur 4 getoon, tesame met sy tyddomeinrespons op 'n 10-dB insetspanningstap. In hierdie voorbeeld is die seininvoer 'n 70-MHz-sinus, en die inset is stap gemoduleer van –17 tot –7 dBm (verwys na 200 ohm). Die uitsetsignaal word gemeet as 'n spanning deur die interne vierkantwet-detektor en vergelyk met 'n interne 354-mV rms-verwysing. Die uitset van die detektor is 'n stroom, wat geïntegreer is met 'n eksterne kapasitor, CAGC. Die spanning wat oor die CAGC-kapasitor ontwikkel word, dryf die GAIN-pen aan om die wins te verminder of te verhoog. Die lus word gestabiliseer wanneer die uitsetseinvlak se RMS-waarde gelyk word aan die interne 354-mV-verwysing. As die insetsein minder as 354 mV rms is, sink die DETO-pen stroom wat die spanning by die GAIN-pen verminder. Soos die insetsein bo 354 mV rms toeneem, verskaf die DETO-pen stroom wat veroorsaak dat die spanning by die GAIN-pen toeneem. Die omgekeerde versterkingsmodus word in hierdie toepassing vereis om te verseker dat die wins afneem wanneer die insetsein se RMS-waarde die interne verwysing oorskry. Die gevolglike spanning wat op die GAIN-pen, VAGC, aangewend word, kan gebruik word as 'n ontvangs-seinsterkte-aanduiding (RSSI), wat die insetseinsterkte verteenwoordig in vergelyking met 'n 354-mV rms-verwysing. Vir 'n sinusvormige golfvorm lei dit tot 'n 1-V pp-uitgangsein vir 'n las van 200 ohm. Figuur 4. Basiese AD8367 AGC-toepassingsbaan en tyddomeinrespons by 70 MHz. Seinkettinganalise 'n Moderne superheterodiene argitektuur word in Figuur 5 uitgebeeld. Die AD8367 word gebruik in die ontvang (Rx) pad om die algehele ontvangerversterking aanpasbaar aan te pas namate die RF -seinvlak verander. In die transmissie- (Tx)-pad word die AD8367 saam met 'n RF-kragdetektor gebruik om 'n verlangde uitsetkragvlak te handhaaf. Figuur 5. Superheterodyne-argitektuur wat VGA's gebruik vir IF-vlakbeheer. VGA's word in die intermediêre frekwensiestadia gebruik om algehele ontvangersensitiwiteit aanpasbaar aan te pas en om gestuurde kragvlakke te beheer. Met inagneming van die ontvangspad, kan die algehele sensitiwiteit en dinamiese omvang beoordeel word met behulp van seinpadbegrotingsanalise. Vir hierdie voorbeeld is 'n PCS-CDMA-sein gekies met 'n 1-MHz-geraasbandwydte. Deur agteruit te werk van die uitset van die AD8367 IF VGA, kan die insetgevoeligheid en dinamiese omvang geanaliseer word. Figuur 6 verteenwoordig 'n gedetailleerde begrotingsanalise van die ontvanger -invoer na die uitset van die IF VGA. Figuur 6. Rx Pad-begrotingsanalise vir 1900-MHz CDMA met 'n 70-MHz IF. In die voorbeeld hierbo ontvang die AD8367 -kontroles seine vlakke voor die I&Q demodulator. Die AD8367 is 'n voorbeeld van 'n VGA wat veranderlike demping gebruik, gevolg deur 'n na-versterkingsversterker. Hierdie VGA -styl vertoon in wese 'n konstante OIP3 en 'n geraasfiguur wat wissel met die versterkingsinstelling. Die AD8367 bied 'n minimum geraasgetal by maksimum versterking en maksimum insette van die derde orde onderskep teen minimum wins. Hierdie unieke kombinasie maak voorsiening vir dinamiese beheer van 'n ontvanger se sensitiwiteit en insetlineariteit, gebaseer op ontvangde seinsterkte. AD8367 (klik op hierdie skakel vir gegewensblaaie en verdere inligting) word gekenmerk deur 'n temperatuur van –40 tot +85 ° C en word verpak in 'n 14-lood dun-gekrimpte klein-uiteensetting pakket (TSSOP). Dit werk op 'n enkele 3- tot 5-volt-toevoer. Die toestel het 'n –3-dB werkende bandwydte van 500 MHz; en die gegewensblad bevat gedetailleerde spesifikasies by algemene IF -frekwensies, soos 70 MHz, 140 MHz, 190 MHz en 240 MHz. As u die PDF of die gedrukte weergawe van hierdie artikel lees, besoek www.analog.com om die datablad af te laai of om monsters aan te vra. Die AD8367 is gewoonlik uit voorraad beskikbaar, en 'n evalueringsbord is ook beskikbaar. Erkennings Die innoverende AD8367 is ontwerp deur Barrie Gilbert en John Cowles.

Los 'n boodskap 

boodskap Lys