X-Amp ™, ახალი 45 dB, 500 MHz ცვლადი მომატების გამაძლიერებელი (VGA) ამარტივებს ადაპტირებული მიმღების დიზაინს

შესავალი უკაბელო საკომუნიკაციო აღჭურვილობის დიზაინი ჩვეულებრივ იწყება სიგნალის ჯაჭვის სტრატეგიული განსაზღვრით და ანალიზით. ხმაურის ფიგურა (NF), ხაზგარეშეობა, დამახინჯება და დინამიური დიაპაზონი ყველა გასათვალისწინებელია პროდუქტის განვითარების ციკლის ადრეულ ეტაპზე, რათა სწორად განისაზღვროს კომპონენტის მახასიათებლები სიგნალის გზაზე. ბიუჯეტის სიგნალების ჯაჭვის ანალიზი საშუალებას აძლევს დიზაინერებს სწრაფად შეარჩიონ კომპონენტები, გააანალიზონ და შეადარონ განსახილველი დიზაინის არქიტექტურის შესრულება. გამოწვევა უფრო დიდია მობილური საკომუნიკაციო სისტემებში, სადაც განსაკუთრებული ყურადღება უნდა გამახვილდეს სპექტრულ სელექციურობაზე, ხაზოვანობასა და ხმაურის მექანიზმებზე, რომლებიც დაკავშირებულია RF და IF სიგნალის ბლოკებთან. მიმღებები შეიძლება შეიქმნას იმისთვის, რომ უზრუნველყოს ადაპტირებული მგრძნობელობა შემომავალი სიგნალის სიძლიერის მიმართ ცვლადი მოგების გამოყენებით IF ქვედა სიხშირეებზე, სადაც უფრო ადვილია ინტერესის სიგნალის მანიპულირება. უმეტესობა სპექტრალური დალაგება (სიხშირის ფორმირება და გაფილტვრა), როგორც წესი, განხორციელდება IF– ის ქვედა სიხშირეზე, სადაც ძალიან ვიწრო შემსრულებელი ფილტრების ადვილად რეალიზება შესაძლებელია SAW მოწყობილობების, კრისტალების და RLC ფილტრების პასიური ელემენტების გამოყენებით. არხის ზუსტი შერჩევის შემდეგ, ავტომატური მომატება-კონტროლის (AGC) სქემა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიღებული სიგნალის სასურველ დონეზე ასარიდებლად. AGC– ის გამოყენება იძლევა მიმღების დიზაინს, რომლის მგრძნობელობა განსხვავდება მიღებული სიგნალის სიძლიერის მიხედვით. ადაპტაციური მგრძნობელობა ამცირებს მოძრაობის გარე გარემოში თანდაყოლილი მანძილის ეფექტებს. მაღალი ხარისხის ცვლადი მომატების გამაძლიერებლები ხშირად აუცილებელია დინამიური დიაპაზონისა და ხმაურის მუშაობის უზრუნველსაყოფად. ფონი ცვლადი მოგების გამაძლიერებლები ნახევარ საუკუნეზე მეტია გამოიყენება სხვადასხვა დისტანციური ზონდირებისა და საკომუნიკაციო მოწყობილობებში. პროგრამები, დაწყებული ულტრაბგერითი, რადარი, ლიდარი, უკაბელო კომუნიკაციებით და მეტყველების ანალიზითაც კი, გამოიყენეს ცვლადი მოგება დინამიური მუშაობის გასაუმჯობესებლად. ადრეულმა დიზაინმა მოიპოვა მოგების შერჩევა ფიქსირებული მომატების გამაძლიერებლის სტადიის გადართვით მიმღების მგრძნობელობის ორობითი წესით შესაცვლელად. მოგვიანებით განხორციელებებმა გამოიყენეს საფეხურების შემამსუბუქებლები, რასაც მოჰყვა ფიქსირებული მოგების გამაძლიერებლები დისკრეტული მოგების კონტროლის უფრო ფართო დიაპაზონის მისაღწევად. თანამედროვე დიზაინით მიიღწევა უწყვეტი ძაბვის კონტროლირებადი მომატება, ანალოგური ტექნიკის გამოყენებით, ისეთი საშუალებებით, როგორიცაა ძაბვის ცვლადი შემამსუბუქებელი (VVA), ანალოგური გამრავლება და ინტერპოლატორების მომატება. ფიგურა 1. ტიპიური ცვალებადი მოგების არქიტექტურა. მრავალფეროვანი არქიტექტურა ჩვეულებრივ გამოიყენება უწყვეტი და დისკრეტული ცვლადი მოგების კონტროლის უზრუნველსაყოფად. ისეთი პროგრამები, როგორიცაა მოგების ავტომატური კონტროლი, ხშირად მოითხოვს უწყვეტი ანალოგური მოგების კონტროლს. უმარტივესი დიზაინები იყენებენ ანალოგურ მულტიპლიკატორებს, რასაც მოყვება ფიქსირებული მოგების ბუფერული გამაძლიერებლები. ასეთი დიზაინები ხშირად მოიცავს არაწრფივი მოგების კონტროლის ფუნქციას, რომელიც მოითხოვს დაკალიბრებას. გარდა ამისა, მულტიპლიკატორის ბირთვები განიცდიან ტემპერატურასა და მიწოდების ძაბვის დამოკიდებულებებს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მოგების კანონის დაბალი სიზუსტე და სტაბილურობა, ასევე მიუღებელი მაღალი სიხშირის მოგების ცვალებადობა. დიზაინები, რომლებიც იყენებენ წინასწარ გამაძლიერებელს/შესუსტებას/შემდგომ გამაძლიერებელ არქიტექტურას, შეუძლიათ უზრუნველყონ დაბალი ხმაურის ფუნქციონირება და კარგი გამტარობა, მაგრამ აქვთ საკმაოდ დაბალი შეყვანის მესამე რიგის (IIP3), რაც ზღუდავს მათ დინამიური დიაპაზონის მიმღებთა შესრულების უნარს. რა გადაწყვეტილებების სხვა კლასი იყენებს ძაბვის ცვლადი შემამსუბუქებლებს, რასაც მოყვება ფიქსირებული მოგების შემდგომი გაძლიერება. VVA– ს შეუძლია უზრუნველყოს შესუსტების გადაცემის ზუსტი ფუნქცია, რომელიც არის წრფივი dB– ში, მაგრამ ხშირად საჭიროა მრავალჯერადი VVA– ს კასკადირება, რათა უზრუნველყოს ადექვატური ადექვაციის დიაპაზონი. კასკადი იწვევს მომატებული მგრძნობელობის შემცირების გადაცემის ფუნქციის ვარიაციებს. ხანდახან აუცილებელია სიგნალის წინასწარ გაძლიერება, რათა მოხდეს სიგნალის წყაროს ბუფერვა VVA დატვირთვის ზემოქმედებისგან, ასევე შემცირდეს შესუსტების გავლენა ხმაურის ფიგურაზე. დაბალი ხმაურის გამოსაყენებლად საჭირო მაღალი მოგება იწვევს მესამე რიგის შეყვანის შემცირებას. ფიგურა 2. AD8367 X-Amp VGA– ს არქიტექტურა. AD8367 X-AMP VGA AGC– ით X-AMP არქიტექტურა, რომელიც წარმოიშვა ათი წლის წინ ანალოგური მოწყობილობებით AD600 და AD602, (ანალოგური დიალოგი 26-2, 1992), იძლევა ხაზოვანი- dB- ის მომატების კონტროლის ფუნქციას, რომელიც არსებითად ტემპერატურისგან დამოუკიდებლად. იგი მოიცავს რეზისტენტულ კიბეების ქსელს, უაღრესად წრფივი გამაძლიერებლისა და ინტერპოლატორის სტადიასთან ერთად, რათა უზრუნველყოს უწყვეტი წრფივი- in-dB მომატება-კონტროლის ფუნქცია. AD8367 (სურათი 2) არის უახლესი თაობის X-AMP VGA. მისი დიზაინი დანერგულია ახალ ექსკლუზიურად დამატებით-ბიპოლარულ პროცესზე (XFCB2.0), რომელიც უზრუნველყოფს ზომიერ მოგებას ასობით MHz და გაუმჯობესებულ ხაზოვანობას უფრო მაღალ სიხშირეებზე, ვიდრე აქამდე შესაძლებელი იყო ჩვეულებრივი ნახევარგამტარული დამუშავებით. როგორც დიაგრამა 2 გვიჩვენებს, შეყვანის სიგნალი გამოიყენება მიწაზე მითითებულ 9-საფეხურიანი R-nR კიბეების რეზისტენტულ ქსელზე, რომელიც შექმნილია ჩამოსასხმელ წერტილებს შორის შესამცირებელი 5 დბ საფეხურის წარმოსაქმნელად. გლუვი მომატების კონტროლი მიიღწევა ჩამოსასხმელი წერტილების შეგრძნებით ცვლადი გამტარობის (გმ) საფეხურებით. მომატება-კონტროლის ძაბვის მიხედვით, ინტერპოლატორი ირჩევს რომელი ეტაპებია აქტიური. მაგალითად, თუ პირველი ეტაპი აქტიურია, 0-dB ჩამოსასხმელი წერტილი იგრძნობა; თუ ბოლო ეტაპი აქტიურია, 45-დბ წერტილი იგრძნობა. ჩამოსასხმელ წერტილებს შორის დაქვეითების დონე მიიღწევა იმით, რომ მეზობელი gm საფეხურები ერთდროულად აქტიურია, ქმნის შეწონილი წერტილის დისკრეტული შესუსტების საშუალო შეწონილ საშუალო მაჩვენებელს. ამგვარად, სინთეზირდება გლუვი, ერთფეროვანი, ხაზოვანი- dB- ს შესუსტების ფუნქცია ძალიან ზუსტი სკალირებით. იდეალური წრფივი- in-dB გადაცემის ფუნქცია შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად: (1) სადაც MY არის მომატების მასშტაბი (ფერდობზე), რომელიც ჩვეულებრივ გამოხატულია dB/V- ში, ჩვეულებრივ 50 dB/V (ან 20 mV/dB) BZ არის მოგების შეწყვეტა dB– ში, ჩვეულებრივ –5 dB, ექსტრაპოლატირებული მოგება VGAIN– ისთვის = 0 ვ. VGAIN არის მოგების კონტროლის ძაბვა AD8367– ის ძირითადი კავშირის მონახაზი, მოგების გადაცემის ფუნქცია და ტიპიური მოგება – შეცდომის ნიმუში ილუსტრირებულია 3 – ში, სადაც ნაჩვენებია მოგების გადაცემის ფუნქციის ფერდობზე 50 დბ/ვ და –5 – დბ ინტერპრეტაცია მოგებაზე- კონტროლის ძაბვის დიაპაზონი 50 mV ≤ VGAIN ≤ 950mV. მოწყობილობა იძლევა მოგების ფერდობის გადაბრუნებას MODE pin– ის უბრალო პინ-სამაჯურით. ინვერსიული მოგების რეჟიმი მოსახერხებელია ავტომატური მოგების კონტროლის (AGC) პროგრამებში, სადაც მოგების კონტროლის ფუნქცია მომდინარეობს შეცდომის ინტეგრატორიდან, რომელიც ადარებს გამოვლენილ გამომავალ სიმძლავრეს წინასწარ განსაზღვრულ წერტილის დონეს. კვადრატული კანონის დეტექტორი და შეცდომის ინტეგრატორი, ჩიპზე ინტეგრირებული, საშუალებას აძლევს მოწყობილობას გამოიყენოს როგორც დამოუკიდებელი AGC ქვესისტემა. ფიგურა 3. ძირითადი AD8367 VGA პროგრამის წრე და მოგება-კონტროლის გადაცემის ფუნქცია, რომელიც აჩვენებს ტიპიურ შეცდომებს სხვადასხვა ტემპერატურაზე. ტიპიური ცალკეული AGC წრე ნაჩვენებია ფიგურაში 4, მისი დროის დომენის პასუხთან ერთად 10 დბ დ შეყვანის ძაბვის საფეხურზე. ამ მაგალითში სიგნალის შეყვანა არის 70 MHz სინუსოიდი და მისი შეყვანის საფეხური მოდულირებულია –17 – დან –7 dBm– მდე (მითითებულია 200 Ohms). გამომავალი სიგნალის სიმძლავრე იზომება როგორც ძაბვა შიდა კვადრატული კანონის დეტექტორის მიერ და შედარებით შიდა 354-mV rms მითითებასთან. დეტექტორის გამომუშავება არის მიმდინარე, რომელიც ინტეგრირებულია გარე კონდენსატორის, CAGC გამოყენებით. ძაბვა, რომელიც შემუშავებულია CAGC კონდენსატორზე, ამოძრავებს GAIN პინს, რომ შეამციროს ან გაზარდოს მოგება. მარყუჟი სტაბილიზირდება, როდესაც გამომავალი სიგნალის დონის rms მნიშვნელობა ხდება შიდა 354-mV მითითების ტოლი. როდესაც შეყვანის სიგნალი ნაკლებია 354-mV rms, DETO pin იძირება დენად, რაც ამცირებს ძაბვას GAIN pin- ზე. როდესაც შეყვანის სიგნალი იზრდება 354 mV rms– ზე, DETO pin წყაროების დენი იწვევს ძაბვის გაზრდას GAIN pin– ზე. ამ განაცხადში საჭიროა ინვერსიული მოგების რეჟიმი, რათა უზრუნველყოს მოგების შემცირება, როდესაც შეყვანის სიგნალის rms მნიშვნელობა აღემატება შიდა მითითებას. GAIN pin- ზე, VAGC- ზე გამოყენებული ძაბვა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სიგნალის სიძლიერის მაჩვენებელი (RSSI), რომელიც წარმოადგენს შეყვანის სიგნალის სიძლიერეს 354-mV rms მითითებასთან შედარებით. სინუსოიდური ტალღის ფორმირებისთვის ეს იწვევს 1-V pp გამომავალ სიგნალს 200-ომჰიანი დატვირთვისთვის. ფიგურა 4. ძირითადი AD8367 AGC პროგრამის წრე და დროის დომენის პასუხი 70 MHz. სიგნალის ჯაჭვის ანალიზი თანამედროვე სუპერჰეტეროდინული არქიტექტურა გამოსახულია ფიგურაში 5. AD8367 გამოიყენება მიმღების (Rx) გზაზე მიმღების მთლიანი მოგების ადაპტირების მიზნით, როგორც RF სიგნალის დონე იცვლება. გადამცემი (Tx) გზაზე, AD8367 გამოიყენება RF დენის დეტექტორთან ერთად, რათა შეინარჩუნოს გამომავალი სიმძლავრის სასურველი დონე. ფიგურა 5. სუპერჰეტეროდინული არქიტექტურა VGA– ს გამოყენებით IF დონის კონტროლისთვის. VGA გამოიყენება შუალედური სიხშირის სტადიებში მიმღების მგრძნობელობის ადაპტირების შესაცვლელად და გადაცემული სიმძლავრის დონის გასაკონტროლებლად. მიღების გზის გათვალისწინებით, საერთო მგრძნობელობა და დინამიური დიაპაზონი შეიძლება შეფასდეს სიგნალის ბილიკის ბიუჯეტის ანალიზის გამოყენებით. ამ მაგალითისთვის PCS-CDMA სიგნალი შეირჩა, 1 MHz ხმაურის გამტარუნარიანობის გამოყენებით. AD8367 IF VGA– ს გამომუშავებიდან უკუსვლით მუშაობისას შესაძლებელია შეყვანილი მგრძნობელობისა და დინამიური დიაპაზონის გაანალიზება. ფიგურა 6 წარმოადგენს ბიუჯეტის დეტალურ ანალიზს მიმღების შეყვანიდან IF VGA- ს გამომუშავებამდე. ფიგურა 6. Rx Path ბიუჯეტის ანალიზი 1900-MHz CDMA– სთვის 70 MHz IF. ზემოთ მოყვანილ მაგალითში, AD8367 კონტროლმა მიიღო სიგნალის დონე I&Q დემოდულატორამდე. AD8367 არის VGA– ს მაგალითი, რომელიც იყენებს ცვლადი შესუსტებას, რასაც მოჰყვება მოგების შემდგომი გამაძლიერებელი. VGA- ს ეს სტილი გამოავლენს არსებითად მუდმივ OIP3- ს და ხმაურის ფიგურას, რომელიც განსხვავდება მოგების პარამეტრების მიხედვით. AD8367 უზრუნველყოფს ხმაურის მინიმალურ მაჩვენებელს მაქსიმალური მომატებით და მესამე შეყვანის მაქსიმალურ შეწყვეტას მინიმალური მოგებით. ეს უნიკალური კომბინაცია იძლევა მიმღების მგრძნობელობისა და შეყვანის ხაზოვანიობის დინამიურ კონტროლს, მიღებული სიგნალის სიძლიერის საფუძველზე. AD8367 (დააწკაპუნეთ ამ ბმულზე მონაცემების ფურცლებისთვის და დამატებითი ინფორმაციისათვის) ხასიათდება ტემპერატურაზე –40 – დან +85 ° C– მდე და შეფუთულია 14 ტყვიის თხელი შეკუმშული მცირე ზომის კონტურის პაკეტში (TSSOP). ის მუშაობს ერთჯერადი 3-დან 5 ვოლტამდე. მოწყობილობას აქვს –3-დბ მოქმედი გამტარობა 500 MHz; და მისი მონაცემთა ფურცელი იძლევა დეტალურ სპეციფიკაციებს საერთო IF სიხშირეებზე - როგორიცაა 70 MHz, 140 MHz, 190 MHz და 240 MHz. თუ კითხულობთ ამ სტატიის PDF ან დაბეჭდილ ვერსიას, გთხოვთ ეწვიოთ www.analog.com მონაცემთა ფურცლის გადმოსაწერად ან ნიმუშების მოთხოვნით. AD8367 ჩვეულებრივ ხელმისაწვდომია საწყობიდან, ასევე არის შეფასების დაფა. მადლიერება ინოვაციური AD8367 შეიქმნა ბარი გილბერტისა და ჯონ კაულზის მიერ.

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია