X-Amp ™, Amplifier Variabel-Gain 45-dB, 500-MHz Baru (VGA) Memudahkan Reka Bentuk Penerima Adaptive

Pengenalan Reka bentuk peralatan komunikasi tanpa wayar biasanya bermula dengan definisi dan analisis rantai isyarat strategik. Gambar Kebisingan (NF), linearitas, distorsi, dan julat dinamik semuanya perlu dipertimbangkan pada peringkat awal dalam kitaran pengembangan produk untuk mengenal pasti spesifikasi komponen dengan betul untuk setiap elemen dalam jalur isyarat. Analisis belanjawan rantai isyarat membolehkan pereka memilih komponen, menganalisis, dan membandingkan prestasi seni bina reka bentuk yang sedang dipertimbangkan dengan cepat. Tantangannya lebih besar dalam sistem komunikasi mudah alih, di mana perhatian khusus perlu difokuskan pada selektivitas spektrum, linearitas dan mekanisme kebisingan yang berkaitan dengan blok isyarat RF dan IF. Penerima boleh dirancang untuk memberikan kepekaan adaptif terhadap kekuatan isyarat yang masuk dengan menggunakan keuntungan berubah pada frekuensi IF yang lebih rendah, di mana lebih mudah untuk memanipulasi isyarat minat. Kebanyakan penyediaan spektrum (pembentukan frekuensi dan penyaringan) cenderung dilaksanakan pada frekuensi IF yang lebih rendah di mana penapis lulus jalur sempit dapat dengan mudah direalisasikan melalui penggunaan peranti SAW, kristal, dan rangkaian penapis RLC elemen lumped pasif. Setelah pemilihan saluran yang tepat, litar kawalan keuntungan automatik (AGC) dapat digunakan untuk meningkatkan isyarat yang diterima ke tahap yang diinginkan. Penggunaan AGC menghasilkan reka bentuk penerima yang kepekaannya berbeza-beza, berdasarkan kekuatan isyarat yang diterima. Kepekaan adaptif mengurangkan kesan jarak yang wujud dalam persekitaran mudah alih saluran pudar. Penguat pemboleh ubah berprestasi tinggi sering diperlukan untuk memberikan julat dinamik dan prestasi bunyi yang diperlukan. Latar Belakang Penguat keuntungan berubah (VGA) telah digunakan dalam pelbagai peralatan penginderaan jauh dan komunikasi selama lebih dari setengah abad. Aplikasi mulai dari ultrasound, radar, lidar hingga komunikasi tanpa wayar - dan bahkan analisis pertuturan - telah menggunakan keuntungan berubah dalam usaha untuk meningkatkan prestasi dinamik. Reka bentuk awal mencapai pemilihan keuntungan dengan menukar tahap penguat keuntungan tetap untuk menyesuaikan kepekaan penerima secara binari. Pelaksanaan kemudian menggunakan langkah redaman diikuti dengan penguat kenaikan tetap untuk mencapai kawalan kawalan diskrit yang lebih luas. Reka bentuk moden mencapai keuntungan terkawal voltan berterusan, menggunakan teknik analog, dengan cara seperti attenuator pemboleh ubah voltan (VVA), pengganda analog dan interpolator keuntungan. Rajah 1. Senibina pemboleh ubah biasa. Pelbagai seni bina biasanya digunakan untuk menyediakan kawalan pemboleh ubah berterusan dan diskrit. Aplikasi seperti kawalan keuntungan automatik sering memerlukan kawalan keuntungan analog yang berterusan. Reka bentuk yang paling mudah menggunakan pengganda analog diikuti dengan penguat penyangga tetap-keuntungan. Reka bentuk sedemikian sering melibatkan fungsi kawalan keuntungan tidak linear yang memerlukan penentukuran. Selain itu, teras pengganda mengalami pergantungan suhu dan voltan bekalan yang boleh menyebabkan ketepatan dan kestabilan undang-undang keuntungan yang buruk, serta variasi kenaikan frekuensi tinggi yang tidak dapat diterima. Reka bentuk yang menggunakan seni bina pra-penguat / atenuator / pasca-penguat dapat memberikan operasi dengan kebisingan rendah dan lebar jalur yang baik, tetapi cenderung mempunyai pemintas pesanan ketiga input yang cukup rendah (IIP3), yang membatasi kemampuan mereka untuk berprestasi dalam penerima jarak tinggi-dinamik . Kelas penyelesaian lain menggunakan atenuator pemboleh ubah voltan, diikuti dengan penguatan pasca penguatan tetap. VVA dapat memberikan fungsi pemindahan redaman yang tepat yang linear dalam dB, tetapi sering kali diperlukan untuk melipatgandakan beberapa VVA untuk memberikan jarak pelemahan yang mencukupi. Cascading menghasilkan peningkatan kepekaan terhadap variasi fungsi pemindahan pelemahan. Kadang-kadang perlu untuk mempramplifikasi isyarat untuk menyekat sumber isyarat dari kesan pemuatan VVA, dan juga untuk mengurangkan pengaruh atenuator pada angka kebisingan. Keuntungan tinggi yang diperlukan untuk menghasilkan angka kebisingan yang rendah menghasilkan penurunan pintasan pesanan ketiga. Rajah 2. Senibina V8367 ADXNUMX X-Amp. AD8367 X-AMP VGA dengan AGC Senibina X-AMP, berasal sepuluh tahun yang lalu dengan Peranti Analog AD600 dan AD602, (Dialog Analog 26-2, 1992), membenarkan fungsi kawalan keuntungan linear-in-dB yang pada dasarnya bebas dari suhu. Ia terdiri daripada rangkaian tangga resistif, bersama dengan tahap penguat dan interpolator yang sangat linear, untuk menyediakan fungsi kawalan keuntungan linear-dalam-dB yang berterusan. AD8367 (Gambar 2) adalah generasi terbaru X-AMP VGA. Reka bentuknya dilaksanakan pada proses bipolar pelengkap-cepat-baru (XFCB2.0) yang memberikan keuntungan sederhana hingga ratusan MHz dan peningkatan linearitas pada frekuensi yang lebih tinggi daripada sebelumnya yang tersedia dengan pemprosesan semikonduktor konvensional. Seperti yang ditunjukkan oleh Rajah 2, isyarat input diterapkan pada rangkaian tangga resistif R-nR 9-tahap yang dirujuk ke tanah, yang dirancang untuk menghasilkan langkah-langkah pelemahan 5-dB antara titik-titik paip. Pengendalian lancar dapat dicapai dengan merasakan titik tekan dengan tahap transkonduktansi pemboleh ubah (gm). Bergantung pada voltan kawalan keuntungan, interpolator memilih tahap mana yang aktif. Sebagai contoh, jika peringkat pertama aktif, titik ketuk 0-dB dirasakan; jika tahap terakhir aktif, titik 45-dB dirasakan. Tahap pelemahan yang jatuh di antara titik tekan dicapai dengan mengaktifkan tahap gm tetangga aktif secara serentak, mewujudkan purata wajaran pelemahan titik ketukan diskrit. Dengan cara ini, fungsi pelemahan linear, monotonik, linear-dalam-dB dengan penskalaan yang sangat tepat disintesis. Fungsi pemindahan linear-dalam-dB yang ideal dapat dinyatakan sebagai: (1) di mana MY adalah skala penguatan (cerun) yang biasanya dinyatakan dalam dB / V, biasanya 50 dB / V (atau 20 mV / dB) BZ adalah pintasan penguatan dalam dB, biasanya –5 dB, keuntungan yang diekstrapolasi untuk VGAIN = 0 V. VGAIN adalah voltan kawalan keuntungan Garis besar sambungan asas AD8367, fungsi pemindahan keuntungan, dan corak ralat keuntungan-khas digambarkan dalam Rajah 3, menunjukkan kemerosotan fungsi pemindahan keuntungan dari pintasan 50 dB / V dan –5-dB atas keuntungan- julat voltan kawalan 50 mV ≤ VGAIN ≤ 950mV. Peranti ini membolehkan cerun keuntungan dibalikkan dengan tali pin sederhana dari pin MODE. Mod keuntungan terbalik sesuai digunakan dalam aplikasi kawalan keuntungan automatik (AGC), di mana fungsi kawalan keuntungan berasal dari penyatu ralat, yang membandingkan daya output yang dikesan dengan tahap set-point yang telah ditentukan. Pengesan undang-undang persegi dan penyepadu kesalahan, yang disepadukan pada cip, membolehkan peranti ini digunakan sebagai subsistem AGC serba lengkap. Rajah 3. Litar aplikasi asas AD8367 VGA dan fungsi pemindahan kawalan kawalan, menunjukkan kesalahan tipikal pada pelbagai suhu. Litar AGC yang berdiri sendiri biasa ditunjukkan dalam Rajah 4, bersama dengan tindak balas domain masa terhadap langkah voltan input 10-dB. Dalam contoh ini, input isyarat adalah sinusoid 70 MHz, dan inputnya dimodulasi langkah dari –17 hingga –7 dBm (disebut 200 ohm). Daya isyarat output diukur sebagai voltan oleh pengesan undang-undang dalaman dan dibandingkan dengan rujukan 354-mV rms dalaman. Keluaran pengesan adalah arus, yang disatukan menggunakan kapasitor luaran, CAGC. Voltan yang dibangunkan di seluruh kapasitor CAGC mendorong pin GAIN untuk mengurangkan atau meningkatkan keuntungan. Gelung stabil apabila nilai rms tahap isyarat output menjadi sama dengan rujukan 354-mV dalaman. Apabila isyarat input kurang dari 354-mV rms, pin DETO tenggelam arus yang mengurangkan voltan pada pin GAIN. Apabila isyarat input meningkat di atas 354 mV rms, pin DETO sumber arus menyebabkan voltan pada pin GAIN meningkat. Mod keuntungan terbalik diperlukan dalam aplikasi ini untuk memastikan keuntungan bertambah apabila nilai rms isyarat input melebihi rujukan dalaman. Voltan yang dihasilkan diterapkan pada pin GAIN, VAGC, dapat digunakan sebagai petunjuk kekuatan-isyarat-diterima (RSSI), yang mewakili kekuatan isyarat input dibandingkan dengan rujukan 354-mV rms. Untuk bentuk gelombang sinusoidal ini menghasilkan isyarat output pp 1-V untuk beban 200 ohm. Rajah 4. Litar aplikasi asas AD8367 AGC dan tindak balas domain masa pada 70 MHz. Analisis Rantai Isyarat Senibina superheterodyne moden digambarkan dalam Rajah 5. AD8367 digunakan dalam jalur penerimaan (Rx) untuk menyesuaikan keseluruhan keuntungan penerima secara adaptif ketika tahap isyarat RF berubah. Dalam jalur transmit (Tx), AD8367 digunakan bersama dengan pengesan daya RF untuk mengekalkan tahap daya output yang diinginkan. Rajah 5. Senibina superheterodyne menggunakan VGA untuk kawalan tahap IF. VGA digunakan pada tahap frekuensi pertengahan untuk menyesuaikan kepekaan penerima secara keseluruhan secara adaptif dan untuk mengawal tahap daya yang dihantar. Dengan mempertimbangkan jalur penerimaan, kepekaan keseluruhan dan julat dinamik dapat dinilai menggunakan analisis anggaran jalur-jalan. Untuk contoh ini, isyarat PCS-CDMA dipilih, menggunakan lebar jalur bunyi 1-MHz. Bergerak ke belakang dari output AD8367 IF VGA, kepekaan input dan julat dinamik dapat dianalisis. Gambar 6 menunjukkan analisis anggaran terperinci dari input penerima ke output IF VGA. Rajah 6. Analisis Anggaran Laluan Rx untuk CDMA 1900-MHz dengan IF 70-MHz. Dalam contoh di atas, kawalan AD8367 menerima tahap isyarat sebelum demodulator I&Q. AD8367 adalah contoh VGA yang menggunakan pelemahan pemboleh ubah diikuti dengan penguat pasca-keuntungan. Gaya VGA ini pada dasarnya akan menunjukkan OIP3 yang tetap dan angka kebisingan yang berbeza-beza dengan tetapan keuntungan. AD8367 memberikan angka kebisingan minimum pada keuntungan maksimum dan pemintas pesanan ketiga input maksimum pada keuntungan minimum. Kombinasi unik ini memungkinkan untuk mengawal dinamik kepekaan dan linearitas penerima, berdasarkan kekuatan isyarat yang diterima. AD8367 (klik pada pautan ini untuk helaian data dan maklumat lebih lanjut) dicirikan pada suhu lebih tinggi dari –40 hingga + 85 ° C dan dibungkus dalam pakej garis kecil nipis 14-timbal (TSSOP). Ia beroperasi pada bekalan 3 hingga 5 volt tunggal. Peranti ini mempunyai lebar jalur operasi –3-dB 500 MHz; dan lembaran datanya memberikan spesifikasi terperinci pada frekuensi IF umum — seperti 70 MHz, 140 MHz, 190 MHz dan 240 MHz. Sekiranya anda membaca PDF atau versi cetak artikel ini, sila kunjungi www.analog.com untuk memuat turun lembaran data atau meminta sampel. AD8367 biasanya tersedia dari stok, dan papan penilaian juga tersedia. Ucapan terima kasih AD8367 yang inovatif dirancang oleh Barrie Gilbert dan John Cowles.

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej