X-Amp ™, Një përforcues i ri 45-dB, 500-MHz me fitim të ndryshueshëm (VGA) thjeshton modelet e marrësit përshtatës

Hyrje Dizajni i pajisjeve të komunikimit pa tel zakonisht fillon me përcaktimin dhe analizën strategjike të zinxhirit të sinjalit. Figura e zhurmës (NF), lineariteti, shtrembërimi dhe diapazoni dinamik të gjitha duhet të merren parasysh në një fazë të hershme në ciklin e zhvillimit të produktit për të identifikuar siç duhet specifikimet përbërëse për secilin element në rrugën e sinjalit. Analiza e buxhetit të zinxhirit të sinjalit lejon projektuesit të zgjedhin shpejt komponentët, të analizojnë dhe krahasojnë performancën e arkitekturave të projektimit që po merren parasysh. Sfida është më e madhe në sistemet e komunikimit celular, ku vëmendje e veçantë duhet të përqendrohet në selektivitetin spektral, linearitetin dhe mekanizmat e zhurmës që lidhen me blloqet e sinjalit RF dhe IF. Marrësit mund të projektohen për të siguruar ndjeshmëri përshtatëse ndaj fuqisë së sinjalit në hyrje duke përdorur përfitime të ndryshueshme në frekuencat më të ulëta të IF, ku është më e lehtë të manipulohet me sinjalin e interesit. Shumica e pastrimit spektral (formësimi dhe filtrimi i frekuencës) tenton të zbatohet në frekuencat më të ulëta IF, ku filtrat e kalimit me brez shumë të ngushtë mund të realizohen lehtësisht përmes përdorimit të pajisjeve SAW, kristaleve dhe rrjeteve të filtrave RLC të elementeve të grumbulluara. Pas përzgjedhjes së saktë të kanalit, qarku automatik i kontrollit të fitimit (AGC) mund të përdoret për të shkallëzuar sinjalin e marrë në nivelin e dëshiruar. Përdorimi i AGC jep një model marrës, ndjeshmëria e të cilit ndryshon, bazuar në fuqinë e sinjalit të marrë. Ndjeshmëria adaptive zvogëlon efektet e distancës të qenësishme në mjediset e lëvizshme të kanaleve që veniten. Përforcuesit me performancë të lartë me fitim të ndryshueshëm janë shpesh të nevojshëm për të siguruar gamën dinamike të nevojshme dhe performancën e zhurmës. Sfondi Amplifikuesit e fitimit të ndryshueshëm (VGA) janë përdorur në një sërë pajisjesh të sensimit në distancë dhe komunikimit për më shumë se gjysmë shekulli. Aplikimet që variojnë nga ultratingulli, radari, lidar deri te komunikimet pa tel - dhe madje edhe analiza e të folurit - kanë shfrytëzuar përfitime të ndryshueshme në përpjekje për të rritur performancën dinamike. Hartimet e hershme arritën përzgjedhjen e fitimit duke ndërruar fazat e përforcuesit të fitimit fiks për të rregulluar ndjeshmërinë e marrësit në një mënyrë binare. Implementimet e mëvonshme përdorën zbutës të hapave të ndjekur nga përforcues me fitim fiks për të arritur një gamë më të gjerë të kontrollit të fitimit diskret. Modelet moderne arrijnë fitim të vazhdueshëm të kontrolluar nga voltazhi, duke përdorur teknika analoge, me mjete të tilla si zbutës të ndryshueshëm të tensionit (VVA), shumëzues analogë dhe interpolatorë të fituar. Figura 1. Arkitektura tipike me përfitime të ndryshueshme. Një shumëllojshmëri arkitekturash përdoren zakonisht për të siguruar kontroll të vazhdueshëm dhe diskret të fitimit të ndryshueshëm. Aplikimet të tilla si kontrolli automatik i fitimit shpesh kërkojnë kontroll të vazhdueshëm të fitimit analog. Hartimet më të drejtpërdrejta përdorin shumëzues analogë të ndjekur nga përforcues tampon me përfitim fiks. Hartime të tilla shpesh përfshijnë një funksion jolinear të kontrollit të fitimit që kërkon kalibrim. Për më tepër, bërthamat e shumëzuesit vuajnë nga temperatura dhe varësitë e tensionit të furnizimit që mund të rezultojnë në saktësi dhe stabilitet të dobët të ligjit të përfitimit, si dhe ndryshime të papranueshme të fitimit me frekuencë të lartë. Dizajnet që përdorin arkitektura para-përforcues/zbutës/post-amplifikues mund të ofrojnë funksionim me zhurmë të ulët dhe gjerësi brezi të mirë, por kanë tendencë të kenë interceptim mjaft të ulët të rendit të tretë (IIP3), duke kufizuar aftësinë e tyre për të performuar në marrës me rreze të lartë dinamike Me Një klasë tjetër e zgjidhjeve përdor zbutës të ndryshueshëm të tensionit, të ndjekur nga përforcimi me fitim fiks. VVA -të mund të sigurojnë një funksion të saktë të transferimit të zbutjes që është linear në dB, por shpesh është e nevojshme të kaskadohen VVA -të e shumta në mënyrë që të sigurojnë një gamë adekuate të dobësimit. Cascading rezulton në një ndjeshmëri të shtuar ndaj variacioneve të funksionit të transferimit të zbutjes. Ndonjëherë është e nevojshme të përforcohet paraprakisht sinjali për të mbrojtur burimin e sinjalit nga efektet e ngarkimit të VVA, si dhe për të zvogëluar ndikimin e zbutësit në figurën e zhurmës. Fitimi i lartë i kërkuar për të dhënë një shifër të ulët të zhurmës rezulton në një ulje të interceptimit të rendit të tretë. Figura 2. Arkitektura e AD8367 X-Amp VGA. AD8367 X-AMP VGA me AGC Arkitektura X-AMP, e origjinës dhjetë vjet më parë me pajisjet analoge AD600 dhe AD602, (Analog Dialogu 26-2, 1992), lejon një funksion linear-in-dB të kontrollit të fitimit që është në thelb pavarur nga temperatura. Ai përfshin një rrjet shkalle rezistente, së bashku me një përforcues shumë linear dhe fazë interpolator, për të siguruar një funksion të vazhdueshëm linear-in-dB të kontrollit të fitimit. AD8367 (Figura 2) është gjenerata e fundit e VGA-ve X-AMP. Dizajni i tij është zbatuar në një proces të ri ekstra-të shpejtë-plotësues-bipolar (XFCB2.0) që siguron fitim të moderuar në qindra MHz dhe përmirësim të linearitetit në frekuenca më të larta sesa deri më tani me përpunimin konvencional të gjysmëpërçuesve. Siç tregon Figura 2, sinjali i hyrjes aplikohet në një rrjet shkalle rezistente 9-shkallëshe R-nR, të krijuar për të prodhuar hapa zbutës 5-dB midis pikave të çezmës. Kontrolli i qetë i fitimit arrihet duke ndjerë pikat e çezmës me faza të ndryshueshmërisë së përçueshmërisë (gm). Në varësi të tensionit të kontrollit të fitimit, një interpolator zgjedh cilat faza janë aktive. Për shembull, nëse faza e parë është aktive, pika e prekjes 0-dB ndihet; nëse faza e fundit është aktive, ndihet pika 45-dB. Nivelet e zbutjes që bien midis pikave të prekjes arrihen duke pasur faza fqinje gm aktive njëkohësisht, duke krijuar një mesatare të ponderuar të zbutjeve diskrete të pikave të prekjes. Në këtë mënyrë, sintetizohet një funksion zbutës i qetë, monotonik, linear-në-dB me shkallëzim shumë të saktë. Funksioni ideal i transferimit linear-në-dB mund të shprehet si: (1) ku MY është shkalla e fitimit (pjerrësia) e shprehur zakonisht në dB/V, zakonisht 50 dB/V (ose 20 mV/dB) BZ është ndërprerja e fitimit në dB, zakonisht –5 dB, fitimi i ekstrapoluar për VGAIN = 0 V. VGAIN është tensioni i kontrollit të fitimit Skica themelore e lidhjes së AD8367, funksioni i transferimit të fitimit dhe modeli tipik i gabimit të fitimit janë ilustruar në Figurën 3, duke treguar pjerrësinë e funksionit të transferimit të fitimit prej 50 dB/V dhe -5-dB përgjimi mbi një fitim- diapazoni i tensionit të kontrollit prej 50 mV ≤ VGAIN ≤ 950mV. Pajisja lejon që pjerrësia e fitimit të përmbyset nga një rrip i thjeshtë pin i kunjit MODE. Mënyra e anasjelltë e fitimit është e përshtatshme në aplikimet automatike të kontrollit të fitimit (AGC), ku funksioni i kontrollit të fitimit rrjedh nga një integrues gabimi, i cili krahason fuqinë dalëse të zbuluar me një nivel të paracaktuar të pikës së caktuar. Një detektor i ligjit katror dhe integruesi i gabimit, i integruar në çip, lejojnë që pajisja të përdoret si një nënsistem AGC i pavarur. Figura 3. Qarku bazë i aplikimit AD8367 VGA dhe funksioni i transferimit të kontrollit të fitimit, duke treguar gabime tipike në temperatura të ndryshme. Një qark tipik i pavarur AGC është treguar në Figurën 4, së bashku me përgjigjen e tij në fushën kohore ndaj një hapi të tensionit hyrës 10-dB. Në këtë shembull hyrja e sinjalit është një sinusoid 70-MHz, dhe hyrja e tij modulohet nga –17 në –7 dBm (referuar 200 ohms). Fuqia e sinjalit të daljes matet si tension nga detektori i brendshëm i ligjit katror dhe krahasohet me një referencë të brendshme 354-mV rms. Dalja e detektorit është një rrymë, e cila është e integruar duke përdorur një kondensator të jashtëm, CAGC. Tensioni i zhvilluar në kondensatorin CAGC e shtyn pinin GAIN për të zvogëluar ose rritur fitimin. Cikli stabilizohet kur vlera e rms e nivelit të sinjalit të daljes bëhet e barabartë me referencën e brendshme 354-mV. Kur sinjali i hyrjes është më pak se 354-mV rms, kunja DETO zhyt rrymën e cila zvogëlon tensionin në kunjin GAIN. Ndërsa sinjali i hyrjes rritet mbi 354 mV rms, rryma e burimeve të pin DETO shkakton rritjen e tensionit në kunjin GAIN. Mënyra e anasjelltë e fitimit kërkohet në këtë aplikacion për të siguruar që përfitimi zvogëlohet kur vlera rms e sinjalit të hyrjes tejkalon referencën e brendshme. Tensioni rezultues i aplikuar në kunjin GAIN, VAGC, mund të përdoret si një tregues i fuqisë së sinjalit të marrë (RSSI), që përfaqëson fuqinë e sinjalit hyrës në krahasim me një referencë rms 354-mV. Për një formë valore sinusoidale kjo rezulton në një sinjal dalës 1-V pp për një ngarkesë 200-ohm. Figura 4. Qarku bazë i aplikimit AD8367 AGC dhe përgjigja e fushës kohore në 70 MHz. Analiza e Zinxhirit të Sinjalit Një arkitekturë moderne superheterodyne është përshkruar në Figurën 5. AD8367 përdoret në rrugën e marrjes (Rx) për të përshtatur në mënyrë adaptive fitimin e përgjithshëm të marrësit ndërsa niveli i sinjalit RF ndryshon. Në rrugën e transmetimit (Tx), AD8367 përdoret në lidhje me një detektor të fuqisë RF për të mbajtur një nivel të dëshiruar të fuqisë dalëse. Figura 5. Arkitektura Superheterodyne duke përdorur VGA për kontrollin e nivelit IF. VGA përdoren në fazat e frekuencës së ndërmjetme për të rregulluar ndjeshmërinë e përgjithshme të marrësit në mënyrë adaptive dhe për të kontrolluar nivelet e fuqisë së transmetuar. Duke marrë parasysh rrugën e marrjes, ndjeshmëria e përgjithshme dhe diapazoni dinamik mund të vlerësohen duke përdorur analizën e buxhetit të rrugës së sinjalit. Për këtë shembull u zgjodh një sinjal PCS-CDMA, duke përdorur një brez brezi zhurme 1-MHz. Duke punuar prapa nga dalja e AD8367 IF VGA, ndjeshmëria e hyrjes dhe diapazoni dinamik mund të analizohen. Figura 6 paraqet një analizë të detajuar të buxhetit nga hyrja e marrësit në daljen e IF VGA. Figura 6. Analiza e Buxhetit të Rrugës Rx për CDMA 1900-MHz me një IF 70-MHz. Në shembullin e mësipërm, kontrollet AD8367 morën nivele sinjali para demodulatorit të I&Q. AD8367 është një shembull i një VGA që përdor zbutje të ndryshueshme të ndjekur nga një përforcues pas fitimit. Ky stil i VGA do të shfaqë në thelb një OIP3 konstante dhe një shifër zhurme që ndryshon me vendosjen e fitimit. AD8367 siguron shifrën minimale të zhurmës në fitimin maksimal dhe futjen maksimale të interceptimit të rendit të tretë me fitimin minimal. Ky kombinim unik lejon kontroll dinamik të ndjeshmërisë së marrësit dhe linearitetit të hyrjes, bazuar në fuqinë e sinjalit të marrë. AD8367 (klikoni në këtë lidhje për fletët e të dhënave dhe informacione të mëtejshme) karakterizohet mbi temperaturën nga –40 në +85 ° C dhe është e paketuar në një paketë me skicë të vogël të tkurrur hollë me 14 plumb (TSSOP). Funksionon me një furnizim të vetëm prej 3 deri në 5 volt. Pajisja ka një brez operativ –3-dB prej 500 MHz; dhe fleta e të dhënave të tij jep specifikime të hollësishme në frekuencat e zakonshme IF - të tilla si 70 MHz, 140 MHz, 190 MHz dhe 240 MHz. Nëse po lexoni PDF ose versionin e printuar të këtij artikulli, ju lutemi vizitoni www.analog.com për të shkarkuar fletën e të dhënave ose për të kërkuar mostra. AD8367 është normalisht i disponueshëm nga stoqet, dhe një tabelë vlerësimi është gjithashtu në dispozicion. Mirënjohje AD8367 inovative u krijua nga Barrie Gilbert dhe John Cowles.

Lini një mesazh 

Lista mesazh