X-Amp ™, A 45-dB, 500-MHz փոփոխական շահույթի ուժեղացուցիչ (VGA) պարզեցնում է հարմարվողական ընդունիչի նախագծերը

Ներածություն Անլար կապի սարքավորումների նախագծումը սովորաբար սկսվում է ազդանշանային շղթայի ռազմավարական սահմանումից և վերլուծությունից: Աղմուկի պատկերը (NF), գծայնությունը, խեղաթյուրումը և դինամիկ տիրույթը բոլորը պետք է հաշվի առնվեն արտադրանքի զարգացման ցիկլի սկզբնական փուլում `ազդանշանի ուղու յուրաքանչյուր տարրի բաղադրիչների բնութագրերը ճիշտ որոշելու համար: Ազդանշանային շղթայի բյուջեի վերլուծությունը թույլ է տալիս դիզայներներին արագ ընտրել բաղադրիչներ, վերլուծել և համեմատել դիտարկվող նախագծային ճարտարապետությունների կատարումը: Մարտահրավերն ավելի մեծ է բջջային կապի համակարգերում, որտեղ հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել ՌԴ և IF ազդանշանային բլոկների հետ կապված սպեկտրալ ընտրողականության, գծայնության և աղմուկի մեխանիզմների վրա: Ստացողները կարող են նախագծվել այնպես, որ ապահովեն հարմարվողական զգայունություն մուտքային ազդանշանի ուժի նկատմամբ `օգտագործելով IF- ի ավելի ցածր հաճախականություններում փոփոխական շահույթ, որտեղ ավելի հեշտ է շահարկել հետաքրքրության ազդանշանը: Շատ սպեկտրալ մաքրում (հաճախականության ձևավորում և զտում) հակված է կիրառվել IF- ի ավելի ցածր հաճախականությունների դեպքում, որտեղ շատ նեղ գոտու անցնող զտիչները հեշտությամբ իրագործվում են SAW սարքերի, բյուրեղների և RLC զտիչ պասիվ տարրերի օգտագործմամբ: Ալիքի ճշգրիտ ընտրությունից հետո ստացված ազդանշանը ցանկալի մակարդակի հասցնելու համար կարող է կիրառվել շահագործման ավտոմատ շահագործման սխեմա (AGC): AGC- ի օգտագործումը տալիս է ստացողի դիզայն, որի զգայունությունը տատանվում է `ելնելով ստացված ազդանշանի ուժից: Հարմարվողական զգայունությունը նվազեցնում է մարող ալիքով շարժական միջավայրին բնորոշ հեռավորության ազդեցությունները: Բարձր կատարողական փոփոխական շահագործման ուժեղացուցիչները հաճախ անհրաժեշտ են `ապահովելու անհրաժեշտ դինամիկ տիրույթը և աղմուկի աշխատանքը: Նախապատմություն Փոփոխական շահույթի ուժեղացուցիչները (VGA) ավելի քան կես դար օգտագործվել են հեռակառավարման և հաղորդակցության տարբեր սարքավորումներում: Ուլտրաձայնային, ռադարային, լիդարից մինչև անլար հաղորդակցություններ, և նույնիսկ խոսքի վերլուծություն, կիրառական ծրագրերն օգտագործել են փոփոխական շահույթ `դինամիկ կատարողականությունը բարձրացնելու փորձի մեջ: Վաղ նախագծերը ձեռք են բերում շահույթի ընտրություն `միացնելով ամրացվող ուժեղացուցիչի փուլերը` ընդունիչի զգայունությունը երկուական եղանակով կարգավորելու համար: Հետագա իրագործումներն օգտագործեցին քայլ թուլացնողներ, որոնց հետևեցին ֆիքսված շահույթի ուժեղացուցիչներ `դիսկրետ շահույթի վերահսկման ավելի լայն շրջանակի հասնելու համար: Modernամանակակից նախագծերը անալոգային տեխնիկայի կիրառմամբ ապահովում են լարման վերահսկվող շարունակական շահույթ `այնպիսի միջոցներով, ինչպիսիք են լարման փոփոխական թուլացնողները (VVAs), անալոգային բազմապատկիչները և շահագործման միջերկրիչներ: Նկար 1. Տիպիկ փոփոխական շահույթ ունեցող ճարտարապետություններ: Սովորաբար մի շարք ճարտարապետություններ են օգտագործվում `ապահովելու ինչպես շարունակական, այնպես էլ տարբերվող փոփոխական շահույթի վերահսկում: Հավելվածները, ինչպիսիք են շահույթի ավտոմատ կառավարումը, հաճախ պահանջում են անալոգային շահույթի շարունակական հսկողություն: Առավել պարզ նախագծերում օգտագործվում են անալոգային բազմապատկիչներ, որին հաջորդում են ֆիքսված շահույթի բուֆերային ուժեղացուցիչները: Նման նմուշները հաճախ ներառում են ոչ գծային շահույթի վերահսկման գործառույթ, որը պահանջում է ճշգրտում: Բացի այդ, բազմապատկող միջուկները տառապում են ջերմաստիճանից և մատակարարման-լարման կախվածությունից, ինչը կարող է հանգեցնել շահութաբերության վատ ճշգրտության և կայունության, ինչպես նաև բարձր հաճախականությունների շահույթի անընդունելի տատանումների: Նախնական ուժեղացուցիչ/թուլացնող/հետհզորացուցիչ ճարտարապետություն օգտագործող նախագծերը կարող են ապահովել ցածր աղմուկի աշխատանք և լավ թողունակություն, սակայն հակված են ունենալ երրորդ աստիճանի բավականին ցածր մուտքի (IIP3) ՝ սահմանափակելով բարձր դինամիկ տիրույթի ընդունիչներում նրանց կատարելու ունակությունը: . Լուծումների մեկ այլ դասում օգտագործվում են լարման փոփոխական մեղմացուցիչներ, որին հաջորդում է ֆիքսված շահույթից հետո ուժեղացում: VVA- ները կարող են ապահովել թուլացման ճշգրիտ փոխանցման գործառույթ, որը գծային է dB- ում, բայց հաճախ անհրաժեշտ է լինում մի քանի VVA- ներ կասկադավորել `թուլացման համարժեք տիրույթ ապահովելու համար: Կասկադը հանգեցնում է թուլացման փոխանցման գործառույթի տատանումների նկատմամբ ավելի զգայունության: Երբեմն անհրաժեշտ է ազդանշանի նախաուժեղացում `ազդանշանի աղբյուրը VVA- ի բեռնման հետևանքներից բուֆերացնելու համար, ինչպես նաև թուլացնողի ազդեցությունը աղմուկի ցուցանիշի վրա նվազեցնելու համար: Noiseածր աղմուկի ցուցանիշ ապահովելու համար պահանջվող բարձր շահույթը հանգեցնում է երրորդ կարգի մուտքի նվազման: Նկար 2. AD8367 X-Amp VGA- ի ճարտարապետությունը: AD8367 X-AMP VGA AGC- ով X-AMP ճարտարապետությունը, որը ծագել է տասը տարի առաջ ՝ AD600 և AD602 անալոգային սարքերով, (Անալոգային երկխոսություն 26-2, 1992 թ.), Թույլ է տալիս գծային-ին-դԲ-ում շահույթի վերահսկման գործառույթ, որն ըստ էության անկախ ջերմաստիճանից: Այն ներառում է դիմադրողական սանդուղքների ցանց ՝ բարձր գծային ուժեղացուցիչի և միջբևեռային աստիճանի հետ միասին ՝ ապահովելու գծային-ի-դԲ-ում շահույթի վերահսկման շարունակական գործառույթ: AD8367- ը (Նկար 2) X-AMP VGA- ների վերջին սերունդն է: Դրա դիզայնը կիրառվում է նոր չափազանց արագ-լրացնող-երկբևեռ գործընթացի հիման վրա (XFCB2.0), որն ապահովում է հարյուրավոր ՄՀց չափավոր շահույթ և բարելավված գծայնություն ավելի բարձր հաճախականություններից, քան մինչ այժմ առկա էր կիսահաղորդիչների սովորական մշակմամբ: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում, մուտքային ազդանշանը կիրառվում է գետնին վերաբերող 9-աստիճանի R-nR դիմադրողական սանդուղքների ցանցի վրա, որը նախատեսված է ծակման կետերի միջև թուլացման 5-դԲ աստիճան արտադրելու համար: Հարթ շահույթի վերահսկումը ձեռք է բերվում ՝ խոցման կետերը զգալով փոփոխական հաղորդունակության (գմ) փուլերով: Կախված շահույթի վերահսկման լարվածությունից, միջերևակայողը ընտրում է, թե որ փուլերն են ակտիվ: Օրինակ, եթե առաջին փուլն ակտիվ է, 0-դԲ թակման կետը զգացվում է. եթե վերջին փուլն ակտիվ է, ապա զգացվում է 45 դԲ կետը: Թուլացման մակարդակները, որոնք ընկնում են ծորակների կետերի միջև, ձեռք են բերվում միաժամանակ ակտիվ հարևանությամբ գտնվող gm փուլերով ՝ ստեղծելով դիպուկ հպման կետերի թուլացումների միջին կշռված միջին: Այս կերպ սինթեզվում է սահուն, միապաղաղ, գծային- dB- ում թուլացման գործառույթը ՝ շատ ճշգրիտ մասշտաբավորմամբ: Իդեալական գծային փոխանցման գործառույթը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ. dB- ով, սովորաբար –1 dB, VGAIN- ի համար Extrapolated շահույթը = 50 V VGAIN- ը շահույթի վերահսկման լարվածություն է: AD8367- ի միացման հիմնական ուրվագիծը, շահույթի փոխանցման գործառույթը և շահույթի սխալի բնորոշ օրինակը պատկերված են Գծապատկեր 3-ում, որը ցույց է տալիս շահույթի փոխանցման գործառույթի թեքությունը 50 դԲ/Վ և –5-դԲ ընդմիջում շահույթի նկատմամբ- վերահսկիչ լարման տիրույթը `50 մՎ ≤ VGAIN ≤ 950 մՎ: Սարքը թույլ է տալիս շահույթի թեքությունը հետ շրջել MODE քորոցի պարզ կապող ժապավենով: Հակադարձ շահույթի ռեժիմը հարմար է ավտոմատ շահույթի կառավարման (AGC) ծրագրերում, որտեղ շահույթի վերահսկման գործառույթը բխում է սխալի ինտեգրատորից, որը հայտնաբերված ելքային հզորությունը համեմատում է նախապես որոշված ​​կետային մակարդակի հետ: Քառակուսի օրենքի դետեկտորը և սխալի ինտեգրատորը, ներառված չիպի վրա, թույլ են տալիս սարքը օգտագործել որպես ինքնամփոփ AGC ենթահամակարգ: Նկար 3. Հիմնական AD8367 VGA կիրառման միացում և շահույթ-վերահսկման փոխանցման գործառույթ, որը ցույց է տալիս բնորոշ սխալներ տարբեր ջերմաստիճաններում: Տիպիկ ինքնուրույն AGC միացում ներկայացված է Նկար 4-ում ՝ ժամանակային տիրույթի արձագանքի հետ միասին 10 դԲ մուտքային լարման աստիճանին: Այս օրինակում ազդանշանի մուտքը 70 ՄՀց սինուսոիդ է, և դրա մուտքը աստիճանափոխված է –17-ից մինչև -7 դԲմ (նշվում է 200 օմ): Ազդանշանի ելքային հզորությունը չափվում է որպես լարում ներքին քառակուսի դետեկտորի կողմից և համեմատվում է ներքին 354-մՎ rms տեղեկանքի հետ: Դետեկտորի ելքը հոսանք է, որը ինտեգրված է ՝ օգտագործելով արտաքին կոնդենսատոր ՝ CAGC: Լարումը, որը մշակվում է CAGC կոնդենսատորի վրա, մղում է GAIN քորոցը `նվազեցնելու կամ ավելացնելու շահույթը: Օղակը կայունանում է, երբ ելքային ազդանշանի մակարդակի rms արժեքը հավասար է ներքին 354-մՎ հղմանը: Երբ մուտքային ազդանշանը 354-mV rms- ից պակաս է, DETO կապը խորտակում է հոսանքը, ինչը նվազեցնում է GAIN քորոցի լարումը: Քանի որ մուտքային ազդանշանը բարձրանում է 354 մՎ ռմ -ից բարձր, DETO կապի աղբյուրների հոսանքը առաջացնում է GAIN կապում լարվածության բարձրացում: Այս հավելվածում պահանջվում է հակադարձ շահույթի ռեժիմ `ապահովելու համար, որ շահույթը նվազում է, երբ մուտքային ազդանշանի rms արժեքը գերազանցում է ներքին հղումը: GAIN քորոցին ՝ VAGC- ին, ստացված լարումը կարող է օգտագործվել որպես ստացված ազդանշանի ուժի ցուցիչ (RSSI), որը ներկայացնում է մուտքային ազդանշանի ուժը ՝ համեմատած 354-մՎ rms տեղեկանքի հետ: Սինուսոիդային ալիքի ձևի համար սա հանգեցնում է 1-V pp ելքային ազդանշանի `200 օմ բեռի համար: Նկար 4. Հիմնական AD8367 AGC կիրառման միացում և ժամանակային տիրույթի արձագանք 70 ՄՀց հաճախականությամբ: Ազդանշանային շղթայի վերլուծություն superամանակակից գերհետերոդինային ճարտարապետությունը պատկերված է Նկար 5 -ում: AD8367- ը օգտագործվում է ստացման (Rx) ուղու վրա ՝ ընդունիչ ընդունիչի ընդհանուր շահույթը հարմարեցնելու համար, քանի որ փոխվում է ՌԴ ազդանշանի մակարդակը: Փոխանցման (Tx) ճանապարհին AD8367- ը օգտագործվում է ՌԴ էներգիայի դետեկտորի հետ համատեղ `ելքային հզորության ցանկալի մակարդակը պահպանելու համար: Նկար 5. IF մակարդակի կառավարման համար VGA- ներ օգտագործող գերհետերոդինյան ճարտարապետություն: VGA- ները օգտագործվում են միջանկյալ հաճախականության փուլերում `ընդունիչի ընդհանուր զգայունությունը հարմարվողականորեն հարմարեցնելու և փոխանցվող հզորության մակարդակները վերահսկելու համար: Հաշվի առնելով ընդունման ուղին, ընդհանուր զգայունությունը և դինամիկ տիրույթը կարող են գնահատվել `օգտագործելով ազդանշանային ուղու բյուջեի վերլուծությունը: Այս օրինակի համար ընտրվել է PCS-CDMA ազդանշան ՝ օգտագործելով 1 ՄՀց աղմուկի թողունակություն: AD8367 IF VGA- ի ելքից հետընթաց աշխատելու դեպքում կարելի է վերլուծել մուտքային զգայունությունը և դինամիկ տիրույթը: Նկար 6 -ը ներկայացնում է բյուջեի մանրամասն վերլուծություն ստացողի մուտքից մինչև IF VGA- ի ելք: Նկար 6. Rx Path բյուջեի վերլուծություն 1900-ՄՀց CDMA- ի համար `70 ՄՀց IF- ով: Վերոնշյալ օրինակում, AD8367- ի վերահսկիչները ստացել են ազդանշանի մակարդակներ նախքան I&Q ապամոդուլյատորը: AD8367- ը VGA- ի օրինակ է, որն օգտագործում է փոփոխական թուլացում, որին հաջորդում է հետբարձրացման ուժեղացուցիչ: VGA- ի այս ոճը հիմնականում կցուցադրի մշտական ​​OIP3 և աղմուկի ցուցանիշ, որը տարբերվում է շահույթի կարգավորումից: AD8367- ը ապահովում է աղմուկի նվազագույն ցուցանիշ առավելագույն շահույթի դեպքում և երրորդ կարգի առավելագույն մուտքի նվազագույն նվազում: Այս յուրահատուկ համադրությունը թույլ է տալիս դինամիկ վերահսկել ստացողի զգայունությունը և մուտքային գծայնությունը `հիմնված ստացված ազդանշանի ուժի վրա: AD8367 (կտտացրեք այս հղմանը ՝ տվյալների թերթերի և լրացուցիչ տեղեկությունների համար) բնութագրվում է –40-ից +85 ° C ջերմաստիճանի պայմաններում և փաթեթավորված է 14 կապարից բարակ նեղացած փոքր ուրվագծային փաթեթում (TSSOP): Այն գործում է մեկից 3-ից 5 վոլտ լարման միջոցով: Սարքն ունի –3-դԲ գործող թողունակություն ՝ 500 ՄՀց; և դրա տվյալների թերթիկը տալիս է մանրամասն բնութագրեր ընդհանուր IF հաճախականությունների դեպքում `70 ՄՀց, 140 ՄՀց, 190 ՄՀց և 240 ՄՀց: Եթե ​​կարդում եք այս հոդվածի PDF կամ տպագիր տարբերակը, այցելեք www.analog.com ՝ տվյալների թերթիկը ներբեռնելու կամ նմուշներ պահանջելու համար: AD8367- ը սովորաբար հասանելի է պահեստում, և մատչելի է նաև գնահատման տախտակ: Շնորհակալություն Նորարարական AD8367- ը նախագծվել է Բարի Գիլբերտի և Johnոն Քաուլզի կողմից:

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ