對于通信應用差分電路設計技術
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圖13:信號鏈性能表。對于單端拓撲,使用方程級聯噪聲系數和IIP3,也能夠計算輸入稱為RF性能。對于本例的輸入參考IIP3為18.8 dBm的和噪聲系數(NF)是11.4分貝。這導致在76分貝的SFDR(無雜散動態(tài)范圍),用于5MHz的帶寬分析。級聯功率增益為14.7分貝的輸入參考的-10.7 dBm的滿量程。使用相同的公式計算的差分方法的結果在以下的輸入參考RF性能:輸入參考IIP3為21.5 dBm的13.7 dB的噪聲系數。這導致76.5 dB的無雜散動態(tài)范圍為5 MHz分析帶寬,級聯的功率增益14分貝,以及輸入參考滿刻度為-10 dBm的。對于這兩種方法中的數字是非常相似的。然而,主動,差分方法具有較高的失真性能,具有噪聲系數稍高。此外,無雜散動態(tài)范圍與積極配置高。請記住,輸入參考滿量程為單端方式將只有6 dBm的不IF放大器。還應當指出的是,差的抗混疊濾波器將需要兩倍的系列元件作為單端的方法。盡管如此,被動接口往往需要更多的阻性填充和從上游驅動器,這通常意味著更高的電源電流需要更高的輸出功率。同時認為,單端驅動放大器往往有更壞的偶次諧波失真和CMRR和PSRR。因此,通過消除ADC驅動器,放大的需求正在移動的上游。鑒別的方法是基于對整體性能的合理選擇。
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圖14:ADL5562主要規(guī)格和功能。所述ADL5562是一個裝置,它采用了偶次消除差分的方法的優(yōu)勢,以減少失真的一個例子。它是用于RF和IF應用優(yōu)化的高性能差分放大器。該放大器提供了2.1納伏/√Hz的低噪聲和低失真性能在很寬的頻率范圍,使其成為理想的驅動高速8位至16位ADC。該ADL5562提供6 dB,12個分貝,15.5分貝三個增益電平通過引腳strappable配置。如果在單端輸入配置所使用的,增益被降低到5.6 dB時,11.1分貝,14.1分貝。該設備進行了優(yōu)化,寬帶,低失真性能。這些屬性,其可調增益功能一起,使這對通用IF和寬帶應用中的低失真,低噪聲,低功耗是至關重要的一個不錯的選擇。所述ADL5562也為回轉速度,帶寬和寬帶失真的良好組合,使其能夠驅動各種模數轉換器,并使其適合于驅動混頻器,PIN二極管衰減器,SAW過濾器,和多元件分立設備進行優(yōu)化。
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圖15:ADL5562諧波失真曲線圖。在圖15中的曲線圖顯示所產生的第二和第三次諧波時,ADL5562配置為單端和差分拓撲結構。雖然在單端模式的失真性能非常低,有與差分操作偶次性能具有明顯的優(yōu)勢。在單端模式下,ADL5562具有二階-82 dBc的諧波值在100MHz。在差分操作中,該裝置具有較低的第二次諧波的值,小于-100 dBc的以相同的頻率。另外,改進對輸出1 dB壓縮點和OIP3大約6 dB的可以從同一電源軌的差分拓撲可以預期的。
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圖16:ADI公司的差分放大器產品系列。該ADL5562是許多差分放大器的ADI公司廣泛的產品組合之一。是否要求是驅動差分輸入的ADC,或者發(fā)送和接收的信號在長距離電纜長度,ADI具有差分放大器,以滿足需要。該放大器采用固定增益,或增益控制的三種基本類型:電阻設置增益,串行和并行數字控制,或針strappable增益選擇。
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圖17:AD8375 / 6鍵規(guī)格和功能。該AD8375是一款數字控制,可變增益寬帶寬放大器,可提供精確的增益控制,高OIP3和低噪聲系數。該AD8376是AD8375的雙通道版本; 2的VGA的單5 x 5毫米封裝。都提供優(yōu)異的失真性能和高帶寬信號,使之成為一個良好的增益控制裝置,適用于各種接收器應用。這些可變增益放大器提供1 dB的分辨率廣泛24分貝增益范圍。采用先進的高速SiGe工藝,集成專有失真消除技術,在AD8376達到50 dBm的OIP3輸出在200兆赫。
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圖18:進化差分接收器架構。接收器的不斷發(fā)展,越來越多地使用差分元件。這種演變開始在ADC,并逐漸向上移動的信號鏈。在過去,信號應用程序問題和有限的高性能差動RF積木可用性導致單端的或部分差分信號鏈。正如前面所討論的,一個偏微分信號鏈的一個實例是設計者的選擇以省略一個差分ADC驅動,并使用單端設備到一個變壓器到ADC。雖然這提供了一個簡單的解決方案,對性能的需求被簡單地推向上游。除了消耗更高的功率,單端驅動放大器解決方案往往有更壞的偶數階失真,CMRR和PSRR。此處示出的接收器信號鏈是通常用于接收單端RF輸入和差分輸出的架構。單端和差分操作之間的分界線似乎已經定居在混頻器,射頻部件,如仍然提供作為單端組件LNA。最SAW濾波器和混頻器核心也是天然差動電路,但是它們被轉換為單端由于應用局限性。多年來,雙平衡混頻器拓撲結構一直采用蜂窩應用,由于其高線性度性能。不幸的是,用于連接信號的混合核心,以保持系統(tǒng)差的傳統(tǒng)變壓器網絡,消耗大量的電路板空間,并添加顯著設計成本。
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圖19:ADL5355主要規(guī)格和功能。在集成RF電路技術的最新進展已經允許用單端RF輸入易于使用射頻塊設計差分IF輸出。在ADI ADL5355混合器是混合了單端RF輸入到一個差分IF輸出的裝置的一個例子。它允許以保持在一個固執(zhí)的單端世界固有的差異化優(yōu)勢。該ADL5355框圖顯示,所有三個內部混頻器端口差分。為了便于使用,在RF和LO端口正在使用的變壓器連接到外界,允許一個單端接口。相比之下,IF輸出端口,它包括一個驅動放大器是差分的,為200歐姆的輸出阻抗,以便于連接到差動SAW濾波器。 LO和RF巴倫的整合(平衡至不平衡變壓器)限制了裝置的工作頻率范圍內,需要家庭在蜂窩頻率范圍操作中指定的設備。其結果是,該裝置的輸入頻率范圍被限制為1200兆赫至2500兆赫的低邊LO的范圍內;即,LO頻率其總是小于RF頻率。
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圖20:ADI公司的高線性接收器組合。因為平衡 - 不平衡變換器的集成限制混頻器的工作頻率,ADI提供一個大家族,涵蓋流行頻率設備。注意到某些在圖20表中的設備具有非常寬的頻率范圍。這些設備確實有寬的頻率范圍內,但他們要求在其LO和RF端口以獲得最佳性能的外部不平衡變壓器。
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圖21:無線電設計要求和級差收益。總之,差分性能優(yōu)勢是一個必要的現代通信系統(tǒng),其嚴格的標準規(guī)范要求在阻斷的面完善的性能,信號失真,和靈敏度退化。為了滿足這種需求,不斷變化的差分信號通路提供了高動態(tài)范圍,高輸入線性和低噪聲,在其他好處。 ADI公司提供的差分RF元件的廣泛產品組合帶來了由進步集成射頻電路技術。高性能差分射頻構建模塊的供應量增加使得在最嚴苛的無線蜂窩應用可應用于高性能接收機設計的差分架構。
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