1. Супутникова і стільниковий зв'язок, інфраструктури бездротової передачі даних: вимоги до компонентів
2. Синтезатори MAX2870, MAX2871, MAX2880. Особливості, переваги, рекомендації до застосування
3. синтезатор MAX2870
4. Режими Int-N / Frac-N
5. Детектор фази і формування керуючого напруги (Charge Pump)
6. Виходи MUX_OUT і LD (Lock Detect)
7. Режим Fast-Lock
8. Виходи RFOUTA ± і RFOUTB ±
9. ГУН (VCO)
10. Автоматичний вибір ГУН
11. регулювання фази
12. синтезатор MAX2871
13. Налаштування напруги ГУН
14. Автоматичний вибір ГУН
15. Датчик температури
16. Виходи RFOUTA ± і RFOUTB ±
17. Зрив стеження ФАПЧ
18. синтезатор MAX2880
19. входи RF
20. Засоби розробки: демонстраційні плати і програмне забезпечення
21. Плати MAX2870 / MAX2871 Evaluation Kit
22. Вихідний рівень
23. Експорт / імпорт налаштувань регістрів
24. Плата MAX2880 Evaluation Kit
25. Висновок
26. література
27. MAX44205 и MAX44206 - малошумливі диференціальні ОУ

Створення сучасних засобів зв'язку неможливо без використання якісних синтезаторів частоти, які багато в чому визначають технічні параметри радіосистеми. У статті розглянуті продуктивні широкосмугові синтезатори частот MAX2870 , MAX2871 і MAX2880 виробництва компанії Maxim Integrated, які дозволяють генерувати опорний сигнал в діапазоні 0,25 ... 10 ГГц. Невисока вартість і чудові показники рівня фазових шумів дозволяють використовувати їх в різних застосуваннях - від систем персонального радіозв'язку до високоякісних вимірювальних приладів.

Людство все активніше використовує радіочастотний ділянку спектра електромагнітних хвиль, особливо - діапазон ультракоротких хвиль з частотою коливань 0,30 ... 30 ГГц. Цей великий діапазон сьогодні вже досить щільно заповнений різноманітними системами радіозв'язку c каналами для передачі цифрових даних, обплутаний мережевою інфраструктурою локального і глобального масштабу. Поява нових систем і стандартів бездротового зв'язку, систем супутникового зв'язку і навігації відбувається паралельно з вдосконаленням технологій виробництва напівпровідникових компонентів і сприяє стрімкому прогресу в області комунікаційних можливостей.

Супутникова і стільниковий зв'язок, інфраструктури бездротової передачі даних: вимоги до компонентів

Однією з основних завдань при проектуванні будь-радіочастотної апаратури є забезпечення високої точності і стабільності несучої частоти, включаючи амплітуду і фазу. Це завдання сьогодні вирішується, як правило, з використанням спеціалізованих синтезаторів частоти. Поширеним варіантом в цьому випадку є мікросхема синтезатора з фазовим автопідстроюванням частоти (ФАПЧ), яка використовує зовнішній кварцовий генератор опорної частоти спільно з вбудованими делителями для опорної і формованої вихідний частоти, схему порівняння у вигляді частотно-фазового дискримінатора (детектора). Сигнал неузгодженості формується окремим вихідним каскадом (Charge Pump) і подається через зовнішній (петлевий) фільтр на генератор, керований напругою (ГУН), який може бути як вбудованим, так і зовнішнім.

Програмовані коефіцієнти для режимів целочисленного (Integer-N) і дрібного ділення Fractional-N, а також вибір відповідної опорної частоти забезпечують розширений діапазон вихідних частот і дозволяють варіювати такі параметри процесу синтезу частот, як швидкість і крок перемикання частоти, рівень фазового шуму.

Синтезатори Fractional-N з'явилися в значній мірі як рішення задачі по збільшенню швидкості перемикання частоти, зниження фазового шуму поблизу несучої частоти і зменшення рівня побічних складових в системах зв'язку GSM і GPRS.

Синтезатори MAX2870, MAX2871, MAX2880. Особливості, переваги, рекомендації до застосування

У модельному асортименті напівпровідникових компонентів компанії Maxim Integrated сьогодні представлені три мікросхеми надширокосмугових синтезаторів частоти з фазовим автопідстроюванням (ФАПЧ). Всі вони використовують механізм синтезу на основі автогенераторів з ФАПЧ. Вихідна частота задається ГУН і стабілізується низькочастотних опорним генератором.

Мікросхеми Maxim Integrated (таблиця 1) здатні працювати в режимах цілого і дробового ділення частот. У поєднанні з зовнішнім опорним генератором і петльовим фільтром вони є високопродуктивними синтезаторами з чудовими характеристиками за рівнем паразитних і фазових шумів.

Таблиця 1. Синтезатори частот Maxim Itegrated c ФАПЧ

Найменування Режим
синтезу Напруга живлення, В Діапазон частот, МГц Вих. потужність, дБм Діффа. виходи Рівень шумів, дбн / Гц Нестабільність cр. квадр. Корпус / висновки Робоча температура, ° C Мін. Макс. MAX2870 Fractional / Integer 3,0 ... 3,6 23,5 6000 -4 ... 5 2 -226,4 0,25 TQFN / 32 -40 ... 85 MAX2871 Fractional / Integer 3,0 ... 3,6 23,5 6000 - 4 ... 5 2 -229 0,2 TQFN / 32 -40 ... 85 MAX2880 Fractional / Integer 2,8 ... 3,6 250 12400 Ні Ні -229 0,14 TQFN / 20 TSSOP / 16 -40 ... 85

Областями застосування для синтезаторів частот Maxim Integrated можуть бути: телекомунікаційне обладнання, апаратура бездротового зв'язку, вимірювальні системи, генератори тактових сигналів в радіочастотних пристроях і аналого-цифрових перетворювачів.

синтезатор MAX2870

Надширокосмугових MAX2870 з фазовим автопідстроюванням частоти і з інтегрованим ГУН здатний працювати як в целочисленном, так і в дробовому режимі синтезу частот. У поєднанні з зовнішнім генератором опорних сигналів і зовнішнім фільтром MAX2870 дозволяє створювати високоефективні, малошумливі схеми в діапазоні 23,5 МГц ... 6 ГГц.

Генерація частот в розширеному діапазоні забезпечується за допомогою декількох інтегрованих ГУН і вихідних подільників з коефіцієнтами 1 ... 28. Є два програмно-встановлюваних незалежних один від одного диференціальних виходу, які можуть забезпечити вихідну потужність -4 ... 5 дБм. Обидва виходи можуть бути відключені програмним або апаратним способом.

MAX2870 управляється через 3-провідний послідовний інтерфейс. Мікросхема випускається в мініатюрному, 32-контактному корпусі QFN. Вона здатна працювати в діапазоні температур -40 ... 85 ° C.

Функціональна схема MAX2870 зображена на малюнку 1. Основними елементами пристрою є блок інтерфейсу управління і регістрів (SPI AND REGISTERS), кілька лічильників і подільників, кілька ГУН (VCO) і мультиплексорів. Чотири вихідних сигнали (RFOUTx_x) знімаються через комутатори з двох диференціальних підсилювачів. Для настройки синтезується частоти є блок CHARGE PUMP і вхід TUNE.

Мал. 1. Функціональна схема МАХ2870

Для управління MAX 2870 є п'ять 32-розрядних регістрів для запису даних, є один регістр для читання. Старші 29 значущих біт (MSB) призначені для даних, а 3 мдадшіх біта (LSB) визначають адресу регістру. Дані в регістри завантажуються через послідовний інтерфейс SPI, першими передаються 29 біт MSB. Програмовані регістри мають адреси 0x05, 0x04, 0x03, 0x02, 0x01 і 0x00.

На малюнку 2 представлена ​​тимчасова діаграма процесу запису через SPI. Після подачі живлення всі регістри повинні бути запрограмовані двічі з мінімальною паузою 20 мс між записами. Перший запис дозволяє переконатися в тому, що пристрій увімкнено, а друга - запускає в роботу ГУН.

Мал. 2. Тимчасова діаграма записи через SPI

MAX2870 може бути переведений в режим зниженого енергоспоживання після установки SHDN = 1 (реєстр 2, біт 5) або при установці низького рівня на виводі CE. Після виходу з режиму зниженого енергоспоживання потрібно, щонайменше, 20 мс, щоб зовнішні конденсатори зарядилися перед програмуванням частоти ГУН.

Вхідна опорна частота надходить через вхід RF_IN на інвертується буфер і далі через опціональний множник x2 і мульплексор на дільник R COUNTER, потім через опціональний дільник і мультиплексор доходить до фазового детектора і вихідного мультиплексора.

Коли множник х2 активований (DBR = 1), максимальна частота опорного сигналу обмежена 100 МГц. Коли множник відключений, опорна вхідна частота обмежена 200 МГц. Мінімальна опорна частота дорівнює 10 МГц. Мінімальний коефіцієнт ділення R дорівнює 1, а максимальний становить одна тисяча двадцять три.

Частота фазового детектора визначається наступним чином:

де fREF - частота вхідного опорного сигналу. DBR (реєстр 2, біт 25) встановлює режим подвоєння вхідної частоти fREF. RDIV2 (реєстр 2, біт 24) встановлює режим поділу fREF на 2. R (реєстр 2, біти 23:14) являє собою значення 10-розрядного програмованого лічильника (від 1 до 1023). Максимальне значення fPFD дорівнює 50 МГц для режиму Frac-N і 105 МГц для режиму Int-N. Дільник R може бути обнулений, коли RST (реєстр 2, біт 3) дорівнює 1.

Частота ГУН (fVCO), значення N, F і М можуть бути визначені виходячи з необхідної вихідний частоти каналу А (fRFOUTA) наступним чином. Встановити значення дільника DIVA можна на основі значень fRFOUTA з таблиці значень DIVA (реєстр 4, біти 22 ... 20).

Якщо біт FB = 1, (DIVA виключена з зворотного зв'язку ФАПЧ):

Якщо біт FB = 0, (DIVA в колі зворотного зв'язку ФАПЧ) і DIVA ≤ 16:

Якщо біт FB = 0, (DIVA в колі зворотного зв'язку ФАПЧ) і DIVA> 16:

Тут N - значення 16-бітного лічильника N (16 ... 65535), програмованого через регістр 0, біти 30 ... 15. M - значення дрібного модуля (2 ... 4095), програмований через біти 14 ... 3 регістра 1. F - значення дробового ділення, програмований через біти 14 ... 3 регістра 0.

У дробовому (Frac-N) режимі мінімальне значення N одно 19, а максимальне - 4091. Лічильник N скидається, коли RST дорівнює 1 (реєстр 2, біт 3). DIVA - установка розподілу виходу RF (0 ... 7), програмована через біти 22 ... 20 регістра 4. Коефіцієнт розподілу встановлюється як 2DIVA.

Вихідна частота каналу В (fRFOUTВ) визначається наступним чином:

Якщо BDIV = 0 (реєстр 4, біт 9),

Якщо BDIV = 1,

Режими Int-N / Frac-N

Режим цілочисельного ділення (Int-N) вибирається установкою біта INT = 1 (реєстр 0, біт 31). При роботі в цьому режимі також необхідно встановити біт LDF (реєстр 2, біт 8), щоб включити функцію визначення моменту синхронізації (захоплення частоти) в режимі Integer-N.

Режим дрібного ділення (Frac-N) вибирається установкою біта INT = 0 (реєстр 0, біт 31). Додатково встановіть біт LDF = 0 (реєстр 2, біт 8) для режиму синхронізації Frac-N.

Якщо пристрій буде залишатися в режимі Frac-N при значенні дрібного ділення F = 0, можуть виникнути небажані імпульсні перешкоди. Щоб уникнути цього, можна дозволити автопереключеніе в режим Integer-N, коли F = 0, якщо встановити біт F01 = 1 (реєстр 5, біт 24).

Детектор фази і формування керуючого напруги (Charge Pump)

Формується Сharge Рump струм заряду для зовнішнього конденсатора визначається значенням резистора, що підключається між висновком RSET і загальним проводом, і значенням біт CP (реєстр 2, біти 12 ... 9) наступним чином:

Щоб підвищити стабільність в режимі Frac-N, встановіть біт лінійності CPL = 1 (реєстр 1, біти 30, 29). Для режиму Int-N встановіть CPL = 0. Для зниження шуму в режимі Int-N встановіть біт CPOC = 1 (реєстр 1, біт 31), щоб запобігти витоку струму в петлевий фільтр. Для режиму Frac-N встановіть CPOC = 0.

Вихід CP_OUT може бути переведений в високоімпедансное стан, коли TRI = 1 (реєстр 2, біт 4). При TRI = 0 цей вихід в звичайному стані. Полярність сигналу фазового детектора може бути змінена для активного инвертирующего петлевого фільтру. Для неинвертирующего фільтра встановіть PDP = 1 (реєстр 2, біт 6). Для инвертирующего фільтра встановіть PDP = 0.

Виходи MUX_OUT і LD (Lock Detect)

MUX_OUT - це багатоцільовий тестовий вихід для спостереження за різними внутрішніми операціями MAX2870. MUX_OUT може бути також налаштований для послідовного виведення даних. Біти MUX (реєстр 2, біти 28 ... 26) дозволяють вибрати тип сигналу на MUX_OUT.

Сигнал Lock detect можна контролювати через вихід LD, встановивши біти LD (реєстр 5, біти 23 ... 22). Для цифрового визначення синхронізації встановіть LD = 01. Цифрове визначення синхронізації залежить від режиму синтезу. У режимі Frac-N встановіть LDF = 0, а в режимі Int-N встановіть LDF = 1. Можна також встановлювати точність цифрового визначення синхронізації відповідно до таблиць [1].

Аналогове визначення синхронізації може бути використано з установкою LD = 10. У цьому режимі LD використовує вихід з відкритим колектором, який вимагає зовнішній навантажувальний резистор.

Точність виходу визначення синхронізації залежить від багатьох факторів. Значення на виході може бути недостовірним протягом процесу автоматичне написання ГУН. По завершенні цього процесу вихід і раніше недостовірний до тих пір, поки не встановиться напруга настройки. Час установки VTUNE залежить від ширини смуги пропускання петлевого фільтру і може бути обчислено з використанням програмного інструменту EE-Sim Simulation.

Режим Fast-Lock

Мікросхема MAX2870 має режим прискореної синхронізації (Fast-Lock). В цьому режимі CP = 0000 (реєстр 2, біти 12 ... 9), а до виходу SW підключений дільник з двох резисторів з співвідношенням номінальних значень 1/3. Резистор більшого номіналу підключений між виходом і загальним висновком харчування, а менший резистор - між висновком SW і конденсатором фільтра. Коли CDM = 01 (реєстр 3, біти 16 ... 15), прискорена синхронізація починає працювати після завершення процесу автоматичне написання ГУН (VAS).

У процесі прискореної синхронізації ток зарядки Charge Pump збільшується до значення визначається CP = 1111, а співвідношення між резисторами, шунтирующими петлевий фільтр, стає рівні 1/4 за рахунок переведення в високоімпедансное стан виходу SW. Fast-Lock деактивується після закінчення встановленого користувачем таймаута. Цей таймаут дорівнює:

Тут M - настроюється коефіцієнт, а CDIV - настройка подільника. Розробник повинен визначити настройки CDIV на основі постійної часу фільтра зворотного зв'язку.

Виходи RFOUTA ± і RFOUTB ±

Мікросхема має два диференціальних РЧ-виходу з відкритими колекторами, які вимагають підключення зовнішніх резисторів по 50 Ом до кожного з виходів.

Кожен вихід можна незалежно вмикати або вимикати установкою біт RFA_EN (реєстр 4, біт 5) і RFB_EN (реєстр 4, біт 8). Обидва виходи також можна контролювати через висновок RFOUT_EN.

Вихідна потужність кожного виходу налаштовується окремо через APWR (реєстр 4, біти 4, 3) для RFOUTA і BPWR (реєстр 4, біти 7 ... 6) для RFOUTB. Можливе налаштування потужності диференціального виходу в діапазоні -4 ... 5 дБм, з кроком в 3 дБ при роботі на навантаження 50 Ом. Можлива також регулювання в тому ж діапазоні і для несиметричного виходу з подачею живлення через ВЧ-дросель. Для оптимального вихідного рівня в усьому частотному діапазоні потрібні різні навантажувальні елементи. Якщо використовується несиметричний вихід, використовуваний вихід повинен бути з'єднаний з відповідним навантаженням (таблиця 2).

Таблиця 2. Призначення висновків МАХ2870

Висновок Найменування Функція 1 CLK Лінія (входу) 2 DATA Послідовні дані (вхід) 3 LE Вхід дозволу завантаження (Load Enable) 4 CE Вибір мікросхеми - низький рівень 5 SW Швидке перемикання. Підключає фільтр в колі зворотного зв'язку в режимі ФАПЧ 6 VCC_CP Джерело живлення для накачування заряду 7 CP_OUT Вихід накачування заряду 8 GND_CP Загальний висновок для генератора накачування заряду 9 GND_PLL Загальний висновок ФАПЧ 10 VCC_PLL Джерело живлення ФАПЧ 11 GND_RF Загальний висновок РЧ-ланцюгів. Підключається до земляний шині основної плати 12 RFOUTA_P Позитивний РЧ-вихід А з відкритим колектором. Підключається до джерела живлення через ВЧ-дросель або навантаження 50 Ом 13 RFOUTA_N Негативний РЧ-вихід А з відкритим колектором. Підключається до джерела живлення через ВЧ-дросель або навантаження 50 Ом 14 RFOUTB_P Позитивний РЧ-вихід У з відкритим колектором. Підключається до джерела живлення через ВЧ-дросель або навантаження 50 Ом 15 RFOUTB_N Негативний РЧ-вихід У з відкритим колектором. Підключається до джерела живлення через ВЧ-дросель або навантаження 50 Ом 16 VCC_RF Джерело живлення для РЧ-виходу і подільників 17 VCC_VCO Джерело живлення ГУН 18 GND_VCO Загальний висновок ГУН. Підключається до загальної шині основної плати 19 NOISE_FILT Висновок шумовий розв'язки ГУН. Підключається через 1 мкФ до земляний шині основної плати 20 TUNE Вхід управління ГУН. Підключається до зовнішнього фільтру 21 GND_ТUNE Загальний висновок входу управління ГУН. Підключається до земляний шині основної плати 22 RSET Вхід установки діапазону вхідного струму накачування заряду 23 BIAS_FILT Шумова розв'язка ГУН. Підключається через 1 мкФ до спільного висновку 24 REG Корекція опорного напруги. Підключається через 1 мкФ до спільного висновку 25 LD Вихід режиму синхронізації. Високий рівень в режимі синхронізації, низький - при відсутності синхронізації. 26 RFOUT_EN Включення РЧ-виходу. При низькому рівні РЧ-виходи відключені 27 GND_DIG Загальний висновок для цифрових ланцюгів. Підключається до земляний шині основної плати 28 VCC_DIG Джерело живлення для цифрових ланцюгів 29 REF_IN Вхід опорної частоти 30 MUX_OUT Вихід мультиплексора і послідовний висновок даних 31 GND_SD Загальний висновок для сигма-дельта-модулятора. Підключається до загальної шині основної плати 32 VCC_SD Джерело живлення для сигма-дельта-модулятора - EP тепловідвідними майданчик. Підключається до загальної шини живлення основної плати

ГУН (VCO)

У складі мікросхеми є чотири 16-смугових окремі блоки ГУН, які забезпечують суцільний охоплення частотного діапазону 3 ... 6 ГГц. Для роботи ГУН необхідно вихід зовнішнього фільтра зворотного зв'язку підключити до входу TUNE, керуючому роботою ГУН. Керуюча напруга надходить через фільтр з виходу CP_OUT (рисунок 3).

Мал. 3. Схема синтезатора частоти на основі МАХ2870

У складі МАХ2870 є 3-бітний АЦП для читання діапазону настройки напруги ГУН. Значення АЦП можуть бути прочитані з регістра 6, біти 22 ... 20.

Пам'ятайте, що сигнал наявності синхронізації (lock detect) може з'являтися в разі, якщо напруга настройки ГУН знаходиться поза межами відповідного діапазону.

Автоматичний вибір ГУН

Функція переходу в режим автоматичне написання ГУН (VAS) відбувається при установці біта VAS_SHDN = 0 (реєстр 3, біт 25). Якщо VAS_SHDN = 1, тоді ГУН може встановлюватися вручну через біти VCO (реєстр 3, біти 31 ... 26). Біт RETUNE (реєстр 3, біт 24) використаний для включення / відключення функції автоматичне написання ГУН. Якщо RETUNE = 1, а АЦП виявить, що напруга настройки ГУН (VTUNE) знаходиться між значеннями 000 і 111, функція VAS ініціює авто настройку. Якщо RETUNE = 0, ця функція відключена.

Частота синхронізації fBS повинна бути дорівнює 50 кГц. Вона встановлюється битами BS (реєстр 4, 19 ... 12). Необхідне значення BS обчислюється за формулою:

Де fPFD - частота фазового детектора. Значення BS винне буті округлено до найближче цілого значення. Якщо обчислене значення BS вище 1023, то BS = 1023. Якщо fPFD нижче 50 кГц, тоді BS = 1. Час, необхідний для коректного вибору ГУН, становить 10 / fBS.

регулювання фази

Після встановлення заданої частоти фаза сигналу на виході RF може бути дискретно змінена з кроком P / M × 360 °. Фаза не може бути визначена абсолютно, але вона може бути змінена щодо поточного значення.

Щоб змінити фазу, виконайте наступне:

• встановіть задану частоту на виході;
• встановіть інкремент фази щодо поточного значення P = M × {зміна фази} / 360 °;
• дозвольте зміна фази, встановивши CDM = 10;
• скиньте CDM, встановивши його рівним 0.

синтезатор MAX2871

Надширокосмугових MAX2871 з ФАПЧ і інтегрованим ГУН здатний працювати як в целочисленном, так і в дробовому режимі синтезу частот. У поєднанні з зовнішнім генератором опорних сигналів і петльовим фільтром MAX2871 знаходить застосування в високоефективних малошумливих схемах, що працюють в діапазоні 0,235 ... 6 ГГц. МАХ2871 також включає в себе чотири інтегрованих ГУН і два диференціальних виходу з програмної налаштуванням рівня по потужності -4 ... 5 дБм. Обидва виходи можуть бути відключені програмним або апаратним способом.

Мікросхема випускається в мініатюрному 32-контактному корпусі QFN. Вона повністю взаємозамінна з МАХ2870. MAX2871 працює в діапазоні температур -40 ... 85 ° C. Функціональна схема MAX2871 така ж, як і у MAX2870 (рисунок 1). Однак MAX2871 має розширені функціональні можливості, відрізняється зниженим рівнем шумів і включає вбудований датчик температури з 7-бітовим АЦП, точність показань якого дорівнює ± 3 ° C.

Налаштування напруги ГУН

На відміну від 3-бітного АЦП в MAX2870, в МАХ2871 для читання напруги ГУН використовується 7-бітний АЦП, значення якого можуть бути прочитані через регістр 6, біти 22 ... 16. Для оцифровки напруги потрібно виконати наступне:

• встановити біти CDIV (реєстр 3, біти 14 ... 3) = fPFD / 100 кГц, щоб вибрати частоту синхронізації для АЦП;
• встановити біти ADCM (реєстр 5, біти 5 ... 3) = 100, щоб дозволити АЦП читання напруги на виводі TUNE;
• встановити ADCS (реєстр 5, біт 6) = 1, щоб почати процес перетворення АЦП;
• почекати 100 мкс до завершення процесу;
• прочитати значення регістра 6. Значення АЦП розміщено в бітах 22 ... 16;
• скинути біти ADCM = 0 і ADCS = 0.

Напруга на виводі TUNE може бути обчислено наступним чином:

Автоматичний вибір ГУН

Для МАХ2871 в процесі вибору використовуваного ГУН доступні додаткові можливості. Біт VAS_TEMP (реєстр 3, біт 24) може бути використаний для вибору оптимального ГУН відповідно до температури навколишнього середовища, щоб забезпечити стабільність синхронізації в діапазоні -40 ... 85 ° C. В процесі вибору ГУН біти RFA_EN (реєстр 4, біт 5) і RFB_EN (реєстр 4, біт 8) повинні бути встановлені рівними 0, а біти 30, 29 регістра 5 повинні бути встановлені рівними 11. Установка VAS_TEMP = 1 буде збільшувати час, необхідний для установки заданої частоти, приблизно на величину від 10 / fBS до 100 мс.

Датчик температури

Для обчислення температури кристала МАХ2871 має вбудований датчик температури з 7-бітовим АЦП, стан якого зчитується через регістр 6. При цьому потрібно виконати майже ту ж послідовність кроків, що і під час налаштування напруги ГУН. Винятком є ​​другий пункт:

• встановіть біти ADCM (реєстр 5, біти 5 ... 3) = 001, щоб дозволити АЦП читання температури.

Орієнтовна температура може бути отримана наступним чином:

Ця формула найбільш точна при дозволеному ГУН і повної вихідної потужності на RFOUTA.

Виходи RFOUTA ± і RFOUTB ±

Розширений функціонал MAX2871 дозволяє запобігати перехідні процеси на виходах при досягненні синхронизма системи ФАПЧ, використовуючи для цього біт MTLD (реєстр 4, біт 10). Рівень логічної 1 відключатиме РЧ-виходи при низькому логічному рівні на виході системи виявлення синхронизма. Але в деяких випадках на виході системи визначення синхронизма можуть виникати паразитні імпульси. Для захисту від них може бути використаний таймер затримки включення РЧ-виходу. Щоб скористатися цією функцією, дозвольте разом MTLD і MUTEDEL (реєстр 3, біт 17). Затримка включення виходу встановлюється у відповідності з наступною формулою:

Де CDIV (реєстр 3, біти 14 ... 3) - значення 12-бітного дільника, M (реєстр 1, біти 14 ... 3) - змінний коефіцієнт для дрібного перетворювача N, а fPFD - частота фазового детектора.

Зрив стеження ФАПЧ

Для забезпечення стійкості синхронізації заданої частоти на додаток до методу Fast-Lock в MAX2871 є Cycle Slip reduction, дозволяються установкою біта CSM (реєстр 3, біт 18) у значенні 1. У цьому режимі забезпечується мінімальне значення струму накачування керуючого заряду на виході блоку CP.

У порівнянні з МАХ2870, MAX2871 також має розширені можливості для регулювання фази вихідного частотного сигналу.

синтезатор MAX2880

Завершальною моделлю в лінійці синтезаторів Maxim Integrated є MAX2880 з системою ФАПЧ, який використовує зовнішній ГУН і здатний працювати в ще більш розширеному діапазоні частот. Спільно із зовнішніми опорним генератором, ГУН і фільтром MAX2880 формує на виході RF-частоти з малим рівнем шумів в діапазоні 0,25 ... 12,4 ГГц. MAX2880 використовує вбудований датчик температури. Випускається в двох варіантах: в 20-вивідному корпусі TQFN і 16-вивідному типу TSSOP, які здатні працювати в розширеному діапазоні робочих температур -40 ... 85 ° C.

Функціональна схема MAX2880 представлена ​​на малюнку 4. Принцип її дії і цілий ряд складових аналогічні використаним в MAX2870 і MAX2871. MAX2880 включає малошумящий фазовий детектор (PFD) високої точності і прецизійний регулятор зарядки (Charge Pump) конденсатора петлевого фільтру, 10-бітний програмований опорний дільник, 16-бітний дільник Integer N і 12-бітний дробовий перетворювач зі змінним коефіцієнтом.

Мал. 4. Функціональна схема МАХ2880

Аналогічний раніше розглянутій і 3-провідний інтерфейс управління з п'ятьма регістрами для запису і одним - для читання, який має канал розподілу опорної частоти з входу REF. Але при цьому в МАХ2880 немає блоку вбудованих ГУН, а використовується зовнішній ГУН, керований з виходу CP. Перекласти MAX2880 в режим зниженого енергоспоживання можна установкою SHDN = 1 (реєстр 3, біт 5) або так само, як і в інших синтезаторах МАХ, низьким рівнем на виведення CE.

Частота фазового детектора MAX2880 визначається за такою формулою:

Тут fREF - вхідна опорна частота. DBR (реєстр 2, біт 20) встановлює режим подвоєння вхідної частоти fREF. RDIV2 (реєстр 2, біт 21) встановлює режим поділу fREF на 2. R (реєстр 2, біти 19 ... 15) - значення 5-розрядної програмованого опорного подільника (1 ... 31). Максимальна fPFD становить 105 МГц для Fractional-N і 140 МГц - для Integer-N. Дільник R обнуляється, коли RST (реєстр 3, біт 3) = 1.

Частота зовнішнього ГУН визначається за формулою:

Де N є значенням 16-розрядної подільника N (16 ... 65535), програмованого через біти 30 ... 27 (MSB) регістра 1 і біти 26 ... 15 регістра 0 (LSB). M - значення дробового коефіцієнта (2 ... 4095), програмований через біти 14 ... 3 регістра 2. F - значення дробового ділення, програмований через біти 14 ... 3 регістра 0. У режимі Fractional-N мінімальне значення N одно 19, а максимальне - 4091 . Дільник N обнуляється, коли RST = 1 (реєстр 3, біт 3). PRE - управління вхідним попередніми дільником, де 0 означає розподіл на 1, а 1 - розподіл на 2 (реєстр 1, біт 25). Якщо вхідна частота вище 6,2 ГГц, то PRE = 1.

входи RF

Диференціальні входи RF (таблиця 3) підключені до високоімпедансним вхідним буферам, які керують демультіплексером для вибору одного з двох діапазонів частот 0,25 ... 6,2 ГГц або 6,2 ... 12,4 ГГц. Для роботи в верхньому діапазоні використовується попередній дільник на 2, обираний установкою біта PRE = 1. При роботі в одноканальному варіанті невикористаний вхід RF підключається до спільного висновку через конденсатор 100 пФ.

Можливий варіант схеми включення МАХ2880 приведена на малюнку 5.

Таблиця 3. Призначення висновків МАХ2880

Висновок Найменування Функція 1 GND_CP Загальний висновок для генератора накачування заряду. Підключається до загальної шині основної плати 2 GND_SD Загальний висновок для сигма-дельта-модулятора. Підключається до загальної шині основної плати 3 GND_PLL Загальний висновок ФАПЧ. Підключається до загальної шині основної плати 4 RFINP Позитивний вхід RF для попереднього подільника. Якщо не використовується - підключається через конденсатор до спільного висновку 5 RFINN Негативний вхід RF для попереднього подільника. Підключається до виходу ГУН через конденсатор 6 VCC_PPL Джерело живлення ФАПЧ 7 VCC_REF Джерело живлення каналу REF 8 REF Вхід опорної частоти 9,1 GND підключається до спільного висновку джерела живлення на платі 11 CE Вибір мікросхеми. Низький логічний рівень на цьому висновку відключає живлення пристрою 12 CLK Послідовний вхід синхронізації 13 DATA Послідовний вхід даних 14 LE Вхід дозволу завантаження (Load Enable) 15 MUX мультиплексированную введення / виведення даних 16 VCC_RF Джерело живлення для РЧ-виходу і подільників 17 VCC_SD Джерело живлення для сигма-дельта-модулятора 18 VCP Джерело живлення для накачування заряду 19 RSET Вхід діапазону вхідного струму накачування заряду 20 CP Вихід накачування заряду. Підключається до входу зовнішнього фільтра - EP тепловідвідними майданчик. Підключається до шини загального дроти живлення основної плати

Мал. 5. Схема синтезатора частоти на основі МАХ2880

Засоби розробки: демонстраційні плати і програмне забезпечення

Значно спростити процес розробки і скоротити тривалість впровадження нових рішень дозволяють спеціальні апаратні і програмні інструменти компанії Maxim Integrated.

Плати MAX2870 / MAX2871 Evaluation Kit

Демонстраційні плати MAX2870 / MAX2871 (рисунок 6) спрощують тестування і оцінку синтезаторів MAX2870 і MAX2871. Кожна плата оснащена стандартними роз'ємами типу SMA для підключення джерел вхідного сигналу, навантаження 50 Ом, аналізаторів сигналу або спектра. Є роз'єм USB для підключення до комп'ютера з встановленим спеціальним програмним забезпеченням.

Мал. 6. Демонстраційна плата на основі MAX 2870 / MAX 2871

Послідовність дій при роботі з оціночними платами наступна.

• завантажити з сайту www.maximintegrated.com/evkitsoftware програмне забезпечення;
• розпакувати і встановити це ПО (рисунок 7);
• після запуску файлу MAX287x.exe потрібно вибрати тип мікросхеми (MAX2870 або MAX2871) і натиснути кнопку "Continue". На екрані з'явиться робочий графічний інтерфейс;
• перевірте підключення кабелю USB по зеленому прямокутнику в правому нижньому кутку робочого екрану;
• переконайтеся, що частота TCXO (U2) плати відповідає REF.FREQ програмного забезпечення. Якщо немає - введіть необхідне значення в МГц (за замовчуванням 50) і натисніть "Enter";
• натисніть кнопки "Defaults", а потім - "Send All", розташовані у верхній частині робочого екрану;
• введіть необхідне значення вихідної частоти в МГц у вікно RF_OUTA або RF_OUTB і натисніть "Enter";
• переконайтеся, що індикатор PLL Lock (ФАПЧ) в лівому нижньому кутку світиться зеленим кольором.

Мал. 7. Робочий екран для настройки синтезаторів MAX 2870 або MAX 2871

Використовуйте аналізатор сигналів для оцінки роботи MAX2870 або MAX2871. За замовчуванням використовується зовнішній опорний джерело частоти 50 МГц. Але можна використовувати і інші значення після відповідної зміни значень в програмованих регістрах.

Вихідний рівень

Щоб вирівняти навантаження невикористовуваних виходів, з ними використовуються атенюатори на 3 дБ. Таким чином, виміряна потужність на виходах оціночної плати (роз'єми SMA) стає нижче реального рівня на 3 дБ. Щоб виміряти справжнє значення вихідного рівня, видаліть атенюатори і підключіть до всіх активних невживаних виходів навантаження 50 Ом.

Експорт / імпорт налаштувань регістрів

Для експорту налаштувань регістрів з MAX2870 / MAX2871, виконайте наступні кроки:

• виберіть мишею напис "Reg → Clip" в нижньому лівому куті робочого екрану, після чого значення регістрів збережуться в буфері обміну;
• вставте вміст буфера обміну в будь-який тестовий редактор.
• Щоб імпортувати установки для регістрів MAX2870 / MAX2871, виконайте наступні кроки:
• копіюйте настройки регістрів (з роздільником у вигляді ком) з текстового редактора в буфер обміну;
• виберіть мишею напис "Clip → Reg" в нижньому лівому куті робочого екрану;
• натисніть кнопку "Send All" у верхньому правому куті робочого екрану.

Плата MAX2880 Evaluation Kit

Оціночна плата для MAX2880 включає безпосередньо широкосмуговий синтезатор частоти з ФАПЧ, а також зовнішній ГУН з діапазоном частот 5840 ... 6040 МГц, термокомпенсірованний кварцовий генератор (TCXO) на частоту 50 МГц, пасивний фільтр в колі зворотного зв'язку і регулятори з малим падінням напруги.

Програмне забезпечення працює на комп'ютерах під управлінням Windows, починаючи з версії XP.

Крім того, для роботи з MAX2880 Evaluation Kit необхідна інтерфейсна плата Maxim INTF-3000-to-USB, 20-дротовий стрічковий кабель для зв'язку між інтерфейсної і оціночної платами. Для підключення оціночної плати до комп'ютера потрібен кабель USB тип A - тип B. Для оціночної плати ще потрібен зовнішнє джерело живлення на 6 В / 150 мА.

Схема підключення представлена ​​на малюнку 8, а самі плати на малюнку 9.

Мал. 8. Схема підключення демонстраційної плати на основі MAX 2880

Мал. 9. Демонстраційна плата на основі MAX 2880

Програмне забезпечення для роботи завантажується з сайту www.maximintegrated.com. Процес установки і роботи аналогічний описаному для MAX2870 / MAX2871 Evaluation Kit. Робочий екран програми представлений на малюнку 10.

Мал. 10. Робочий екран для настройки синтезаторів MAX 2880

Висновок

Синтезатори частот MAX2870, MAX2871 і MAX2880, що випускаються компанією Maxim Integrated, забезпечують роботу в розширеному діапазоні радіочастот і можуть знайти застосування в джерелах надвисокої частоти підвищеної точності в різноманітному телекомунікаційному, навігаційному та вимірювальному обладнанні.

Всі мікросхеми відрізняються високою стабільністю роботи в розширеному діапазоні, швидким перемиканням частот, що генеруються, чудовими характеристиками за рівнем паразитних і фазових шумів.

Прискорити процес розробки, настройки та впровадження зразків нової техніки дозволяють пропонує компанія демонстраційні плати і спеціалізоване програмне забезпечення.

література

1. https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX2870.pdf.
2. https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX2871.pdf.
3. https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX2880.pdf.
4. https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX2870EVKIT.pdf.
5. https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX2880EVKIT.pdf.

Отримання технічної информации , замовлення зразків , замовлення и доставка .

MAX44205 и MAX44206 - малошумливі диференціальні ОУ

MAX44205 і MAX44206 виробництва компанії Maxim Integrated - це малошумливі повністю диференціальні операційні підсилювачі, розроблені для роботи з прецизійними високошвидкісними аналого-цифровими перетворювачами розрядністю 16/18/20 біт, наприклад, MAX11905 .
Унікальне поєднання характеристик, широкого діапазону живлячої напруги (2,7 ... 13,2 В), низького енергоспоживання і широкої смуги пропускання дозволяють використовувати їх в високопродуктивних малопотребляющіх системах збору даних.
Обидва підсилювача за допомогою виведення VCOM дозволяють управляти синфазним вихідним напругою, що в ряді випадків істотно спрощує схемотехнику вимірювального каналу і нормує постійну складову вихідного сигналу відповідно до вимог, що пред'являються АЦП.
Особливістю MAX44205 є додаткова функція обмеження вихідної напруги, що дозволяє обмежити його в межах повної шкали АЦП в випадках, коли напруга живлення підсилювача вище максимально допустимого вхідного напруги перетворювача.
У режимі низького енергоспоживання струм, споживаний підсилювачами, становить всього 6,8 мкА, що збільшує час роботи від батареї в автономних вимірювальних системах або дозволяє знизити рівень енергоспоживання всієї системи в періоди між вимірами.
Підсилювачі доступні в мініатюрних, але зручних для пайки 12-вивідних корпусах μMAX® і 10-вивідних корпусах TDFN. Діапазон робочих температур -40 ... 125 ° C.
Для оцінки параметрів підсилювачів розроблена демонстраційна плата MAX44205EVKIT #. Також MAX44205 використовується в якості драйвера АЦП на демонстраційній платі MAX11905DIFEVKIT #.
Рекомендовані області застосування підсилювачів:

• активні фільтри;
• високошвидкісні системи управління процесами;
• медична техніка;
• перетворення синфазних сигналів в диференціальні;
• обробка диференціальних сигналів.