X-Amp ™, новы 45-дБ, 500-МГц узмацняльнік з пераменным узмацненнем (VGA) спрашчае адаптыўны дызайн прыёмніка

Уводзіны Праектаванне абсталявання бесправадной сувязі звычайна пачынаецца з вызначэння і аналізу стратэгічнай ланцуга сігналаў. Паказчык шуму (NF), лінейнасць, скажэнне і дынамічны дыяпазон трэба ўлічваць на ранняй стадыі цыкла распрацоўкі прадукту, каб правільна вызначыць спецыфікацыі кампанентаў для кожнага элемента на шляху сігналу. Аналіз бюджэтнага ланцужка сігналаў дазваляе дызайнерам хутка выбіраць кампаненты, аналізаваць і параўноўваць прадукцыйнасць архітэктур дызайну, якія разглядаюцца. Задача больш сур'ёзная ў сістэмах мабільнай сувязі, дзе асаблівая ўвага павінна быць засяроджана на спектральнай селектыўнасці, лінейнасці і шумавых механізмах, звязаных з блокамі сігналаў ВЧ і ПЧ. Прыёмнікі могуць быць распрацаваны так, каб забяспечваць адаптыўную адчувальнасць да ўзроўню ўваходнага сігналу, выкарыстоўваючы зменны каэфіцыент узмацнення на ніжніх частотах ПЧ, дзе лягчэй маніпуляваць сігналам, які цікавіць. Большасць спектральнага сыходу (фарміраванне частот і фільтраванне), як правіла, рэалізуецца на больш нізкіх частотах ПЧ, дзе вельмі вузкапалосныя фільтры праходжання могуць быць лёгка рэалізаваны з дапамогай прыстасаванняў SAW, крышталяў і пасіўных фільтраваных сетак з элементамі RLC. Пасля дакладнага выбару канала можна выкарыстоўваць аўтаматычную схему кіравання ўзмацненнем (AGC) для маштабавання прынятага сігналу да патрэбнага ўзроўню. Выкарыстанне AGC дае канструкцыю прымача, адчувальнасць якога змяняецца ў залежнасці ад узроўню прыманага сігналу. Адаптыўная адчувальнасць зніжае эфекты дыстанцыі, уласцівыя мабільным асяроддзям з заміраннем. Высокапрадукцыйныя ўзмацняльнікі са зменным узмацненнем часта неабходныя для забеспячэння неабходнага дынамічнага дыяпазону і прадукцыйнасці шуму. Даведка Узмацняльнікі са зменным узмацненнем узмацнення (VGA) выкарыстоўваюцца больш за паўстагоддзя ў разнастайным абсталяванні дыстанцыйнага зандзіравання і сувязі. Прыкладанні, пачынаючы ад ультрагуку, радараў, лідараў і заканчваючы бесправадной сувяззю - і нават аналізам гаворкі - выкарыстоўвалі зменны каэфіцыент узмацнення ў спробе павысіць дынамічную прадукцыйнасць. Раннія праекты дамагаліся выбару ўзмацнення шляхам уключэння каскадаў узмацняльніка з фіксаваным узмацненнем для бінарнай рэгуляцыі адчувальнасці прымача. У пазнейшых рэалізацыях для дасягнення больш шырокага дыяпазону кіравання дыскрэтным узмацненнем выкарыстоўваліся паступовыя атэнюатары, а затым узмацняльнікі з фіксаваным узмацненнем. Сучасныя канструкцыі дасягаюць бесперапыннага ўзмацнення, якое кантралюецца напругай, з выкарыстаннем аналагавых метадаў, такімі як аслабляльнікі напружання (VVA), аналагавыя множнікі і інтэрпалятары ўзмацнення. Малюнак 1. Тыповыя архітэктуры з пераменным узмацненнем. Звычайна выкарыстоўваюцца розныя архітэктуры для забеспячэння бесперапыннага і дыскрэтнага рэгулявання ўзмацнення. Такія прыкладання, як аўтаматычнае рэгуляванне ўзмацнення, часта патрабуюць бесперапыннага аналагавага кіравання ўзмацненнем. Найбольш простыя канструкцыі выкарыстоўваюць аналагавыя множнікі, а затым буферныя ўзмацняльнікі з фіксаваным узмацненнем. Такія канструкцыі часта ўключаюць у сябе функцыю кіравання нелінейным узмацненнем, якая патрабуе каліброўкі. Акрамя таго, ядра мультыплікатара пакутуюць ад залежнасці ад тэмпературы і напружання харчавання, што можа прывесці да нізкай дакладнасці і стабільнасці ўзмацнення, а таксама да непрымальнага змены ўзмацнення высокай частоты. Канструкцыі, якія выкарыстоўваюць архітэктуру папярэдняга ўзмацняльніка/падаўжальніка/пасляўзмацняльніка, могуць забяспечваць працу з нізкім узроўнем шуму і добрую прапускную здольнасць, але, як правіла, маюць даволі нізкі перахоп трэцяга парадку ўваходу (IIP3), што абмяжоўвае іх магчымасці працаваць у прыёмніках з высокім дынамічным дыяпазонам . Іншы клас рашэнняў выкарыстоўвае аттэнюатары са зменнымі напружаннямі, пасля чаго ідзе постусиление з фіксаваным узмацненнем. VVA могуць забяспечваць дакладную функцыю перадачы паслаблення, лінейную ў дБ, але часта неабходна каскадна размясціць некалькі VVA, каб забяспечыць адпаведны дыяпазон паслаблення. Каскаднае прывядзенне да падвышанай адчувальнасці да зменаў функцыі перадачы паслаблення. Часам бывае неабходна папярэдняе ўзмацненне сігналу для буферызацыі крыніцы сігналу ад уздзеяння нагрузкі VVA, а таксама для памяншэння ўплыву паслабляльніка на паказчык шуму. Высокі каэфіцыент узмацнення, неабходны для атрымання нізкага шуму, прыводзіць да зніжэння ўваходу перахопу трэцяга парадку. Малюнак 2. Архітэктура AD8367 X-Amp VGA. AD8367 X-AMP VGA з AGC Архітэктура X-AMP, якая ўзнікла дзесяць гадоў таму з аналагавымі прыладамі AD600 і AD602 (аналагавы дыялог 26-2, 1992), дазваляе функцыю кантролю ўзмацнення лінейнага ў дБ, якая па сутнасці не залежыць ад тэмпературы. Яна змяшчае рэзістыўную лесвічную сетку разам з высокалінейным узмацняльнікам і інтэрпалятарным каскадам для забеспячэння бесперапыннай функцыі кіравання ўзмацненнем у дБ. AD8367 (малюнак 2)-апошняе пакаленне відэакарт X-AMP. Яго канструкцыя рэалізавана на новым звышхуткім камплементарна-біпалярным працэсе (XFCB2.0), які забяспечвае ўмераны каэфіцыент узмацнення да сотняў МГц і паляпшэнне лінейнасці на больш высокіх частотах, чым раней, даступны пры звычайнай апрацоўцы паўправаднікоў. Як паказана на малюнку 2, уваходны сігнал падаецца на наземную 9-ступеністую рэзістыўную лесвічную сетку R-nR, прызначаную для атрымання крокаў паслаблення 5 дБ паміж кропкамі адключэння. Плыўны кантроль узмацнення дасягаецца за кошт выяўлення кропак дотыку з каскадамі з зменнай трансправоднасцю (гм). У залежнасці ад напружання кіравання ўзмацненнем, інтэрпалятар выбірае, якія каскады актыўныя. Напрыклад, калі першая ступень актыўная, кропка адключэння 0-дБ вызначаецца; калі апошняя ступень актыўная, выяўляецца кропка 45 дБ. Узроўні паслаблення, якія трапляюць паміж кропкамі дотыку, дасягаюцца адначасовай актыўнасцю суседніх стадый GM, што стварае ўзважанае дыскрэтнае паслабленне ў кропцы дакранання. Такім чынам, сінтэзуецца плыўная, манатонная, функцыя паслаблення лінейнага ў дБ з вельмі дакладным маштабаваннем. Ідэальная лінейная функцыя перадачы ў дБ можа быць выказана як: (1) дзе MY-гэта шкала ўзмацнення (нахіл), звычайна выказаная ў дБ/В, звычайна 50 дБ/В (або 20 мВ/дБ) BZ-гэта перахоп узмацнення у дБ, звычайна –5 дБ, экстрапаляваны ўзмацненне для VGAIN = 0 В. VGAIN-гэта напружанне кантролю ўзмацнення. Асноўны план злучэння AD8367, функцыя перадачы ўзмацнення і тыповая карціна памылкі ўзмацнення паказаны на малюнку 3, паказваючы нахіл функцыі перадачы ўзмацнення 50 дБ/В і –5-дБ, перахоплены пры ўзмацненні- дыяпазон кіравання напругай 50 мВ ≤ VGAIN ≤ 950 мВ. Прылада дазваляе змяніць нахіл каэфіцыента ўзмацнення з дапамогай простага штыфтовага шлейфа высновы MODE. Рэжым зваротнага ўзмацнення зручны ў дадатках з аўтаматычным кіраваннем узмацненнем (AGC), дзе функцыя кіравання ўзмацненнем выводзіцца з інтэгратара памылак, які параўноўвае выяўленую выходную магутнасць з загадзя вызначаным узроўнем зададзенага значэння. Дэтэктар квадратнага закону і інтэгратар памылак, інтэграваны на чыпе, дазваляюць выкарыстоўваць прыладу ў якасці аўтаномнай падсістэмы AGC. Малюнак 3. Асноўная схема прыкладання V8367 ADXNUMX і функцыя перадачы кіравання ўзмацненнем, якая паказвае тыповыя памылкі пры розных тэмпературах. Тыповая аўтаномная схема АРУ ​​паказана на малюнку 4 разам з адказам у часовай вобласці на крок уваходнага напружання 10 дБ. У гэтым прыкладзе ўваход сігналу ўяўляе сабой сінусоіду 70 МГц, і яго ўваход мае крокавую мадуляцыю ад –17 да –7 дБм (да 200 Ом). Магутнасць выходнага сігналу вымяраецца як напружанне з дапамогай унутранага дэтэктара квадратнага закону і параўноўваецца з унутраным значэннем сярэдняга квадратычнага значэння 354 мВ. Выхад дэтэктара ўяўляе сабой ток, які інтэгруецца з дапамогай вонкавага кандэнсатара CAGC. Напружанне, якое выпрацоўваецца на кандэнсатары CAGC, прыводзіць да вываду GAIN для памяншэння або павелічэння ўзмацнення. Шлейф стабілізуецца, калі значэнне сярэдняга квадратычнага значэння ўзроўню выходнага сігналу становіцца роўным унутранаму эталону 354 мВ. Калі ўваходны сігнал менш за 354 мВ, вывад DETO падае ток, які зніжае напружанне на вывадзе GAIN. Пры павелічэнні ўваходнага сігналу вышэй за 354 мВ, выснова DETO крыніцы току выклікае павелічэнне напружання на вывадзе GAIN. Рэжым зваротнага ўзмацнення патрабуецца ў гэтым дадатку, каб гарантаваць, што каэфіцыент узмацнення памяншаецца, калі значэнне сярэдняга квадратычнага значэння ўваходнага сігналу перавышае ўнутраную апорную. Выніковае напружанне, пададзенае на вывад GAIN, VAGC, можа быць выкарыстана ў якасці сігналу прыманага сігналу (RSSI), які ўяўляе сілу ўваходнага сігналу ў параўнанні са значэннем сярэдняга квадратычнага значэння 354 мВ. Для сінусоіднай формы сігналу гэта прыводзіць да выхаднога сігналу 1 В для нагрузкі 200 Ом. Малюнак 4. Асноўная схема прымянення АРУ AD8367 і водгук у часовай вобласці на 70 МГц. Аналіз ланцугоў сігналаў Сучасная супергетеродинная архітэктура намалявана на малюнку 5. AD8367 выкарыстоўваецца на шляху прыёму (Rx) для адаптыўнага рэгулявання агульнага ўзмацнення прымача пры змене ўзроўню ВЧ -сігналу. У шляху перадачы (Tx) AD8367 выкарыстоўваецца разам з дэтэктарам ВЧ магутнасці для падтрымання жаданага ўзроўню выходнай магутнасці. Малюнак 5. Супергетеродинная архітэктура з выкарыстаннем VGA для кантролю ўзроўню ПЧ. VGA выкарыстоўваюцца на прамежкавых каскадных частотах для адаптыўнай налады агульнай адчувальнасці прыёмніка і кантролю ўзроўню перададзенай магутнасці. Улічваючы шлях прыёму, агульную адчувальнасць і дынамічны дыяпазон можна ацаніць з дапамогай аналізу бюджэту шляху сігналу. Для гэтага прыкладу быў абраны сігнал PCS-CDMA з выкарыстаннем прапускной здольнасці 1 МГц. Працуючы назад ад выхаду AD8367 IF VGA, можна аналізаваць ўваходную адчувальнасць і дынамічны дыяпазон. На малюнку 6 прадстаўлены падрабязны аналіз бюджэту ад уваходу прымача да выхаду IF VGA. Малюнак 6. Аналіз бюджэту шляху Rx для CDMA на 1900 МГц з ПЧ 70 МГц. У прыведзеным вышэй прыкладзе элементы кіравання AD8367 прымалі ўзроўні сігналу да дэмадулятара I&Q. AD8367-прыклад VGA, які выкарыстоўвае зменнае паслабленне з наступным узмацняльнікам пасля ўзмацнення. Гэты стыль VGA будзе дэманстраваць, па сутнасці, пастаянны OIP3 і паказчык шуму, які змяняецца ў залежнасці ад налады ўзмацнення. AD8367 забяспечвае мінімальны паказчык шуму пры максімальным узмацненні і максімальны ўваходны перахоп трэцяга парадку пры мінімальным узмацненні. Гэтая унікальная камбінацыя дазваляе дынамічна кантраляваць адчувальнасць прымача і ўваходную лінейнасць на аснове ўзроўню прынятага сігналу. AD8367 (пстрыкніце па гэтай спасылцы для апісання і дадатковай інфармацыі) характарызуецца пры тэмпературы ад –40 да +85 ° C і спакаваны ў 14-адводны пакет з невялікімі абрысамі (TSSOP). Ён працуе ад адной крыніцы харчавання ад 3 да 5 вольт. Прылада мае прапускную здольнасць –3 дБ 500 МГц; і яго тэхнічны пашпарт змяшчае падрабязныя характарыстыкі на агульных частотах ПЧ, такіх як 70 МГц, 140 МГц, 190 МГц і 240 МГц. Калі вы чытаеце PDF або друкаваную версію гэтага артыкула, наведайце www.analog.com, каб загрузіць табліцу з данымі або запытаць узоры. AD8367 звычайна даступны на складзе, а таксама ацэначная дошка. Падзякі Інавацыйны AD8367 быў распрацаваны Бары Гілберт і Джонам Коўлзам.

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў