内容

1术语和定义

2引用

3介绍

4背景概念

5探测器电路

6功率放大器

7数字步进衰减器

8低噪声放大器

9 SLG46582V GreenPAK示意图

10 IC电路特性

11操作

12针的描述

13个树莓Pi控制软件

14测量

15进一步设计注意事项

术语和定义

直流直流电

集成电路集成电路

LDO低压差电压调节器

采用多次低噪声放大器

射频无线电频率

RSSI接收信号强度指示/指标

引用

介绍

对话框的可配置的混合信号GreenPAKICs是理想的产品时使用可配置的和灵活的控制电路。本应用笔记将使用细节GreenPAK自动设置一个放大器偏置电路。

背景的概念

它通常需要操作放大器在低功率。这可以节省能耗,降低了热量,提高了可靠性,等。有时可能需要更高的功率由于无线电是不够的。开发一个电路来处理可能很复杂,有多个外部组件。使用一个对话框GreenPAK集成电路,设计人员可以很容易地使用一个组件来提供所需的电压和控制电路放大器以及提供有用的报警和监控功能。

这个程序注意假设操作在900 MHz和将使用以下设备为例:

GreenP正义与发展党:对话框SLG46582V (5]
放大器:Mini-Circuits PHA-23LNB +
放大器:Mini-Circuits TSY-13LNB +
数字步进衰减器:Skyworks SKY12325-35-LF
检波二极管:Skyworks sms3923 - 079低频

的GreenP正义与发展党控制电路将提供两个偏置电压PHA-23LNB +和控制输入信号衰减amp根据接收信号的条件下,也将选择性地启用TSY-13LNB + LNA绕过。电路的原理图所示图1。

图1:电路的原理图

探测器电路

在这个例子中,肖特基二极管探测器是用来测量射频信号接收天线的收音机。本设计中使用的二极管是一个Skyworks sms3923 - 079低频。电路设计是相当基本的,可能会改进。射频是整流二极管的结。二极管的阳极上的任何剩余的射频一边挤到了地面的120 pF电容器。任何DC出现在阴极一侧的二极管将做空地面560 nH电感。电阻R3在本例中没有使用示意图。电路的设计输出约110 mV直流约0分贝输入。原油实现所示的照片图2。

图2:原油实现

这个电路的输出是输入的RSSI输入插口GreenP正义与发展党集成电路。当RSSI销滴足够的电压(50 mV在本例中),GreenPAK将调整放大器的偏置点和增加电力供应的放大器来提高性能。当接收到的信号足够强,偏差将减少从而节省电力。

改进对这个电路可以包括使用正向偏压二极管来改善输出电压。一个更好的和更清洁的布局也会导致改进的性能。此外,一个放大器可以用于增加水平的电压输出。

功率放大器

从Mini-Circuits PHA-23LN + MMIC放大器被选中,是因为它有很好的性能增益和输出功率在两个电压等级:3 V和5 V。在3 V 72.4 mA的放大器偏见~ 20 dB的增益和P1dB ~ + 19 dBm。在5 V,放大器偏差在141.7 mA ~ 21 dB的增益和P1dB ~ + 24 dBm。在这个设计中,PHA-23LN +放大器将在低功率偏差在3 V模式和5 V大功率模式。监管5 V供应需要。

数字步进衰减器

在这个例子中,数字步进衰减器是用来控制功率的数量交付给放大器。这个可以用在实际的电路中,或者可以用一个微处理器来控制射频芯片的输出。Skyworks sky12325 - 350低频3-bit, 7 dB数字步进衰减器。当所有三位逻辑低,衰减器在最大衰减。至少在逻辑高,衰减器衰减。

低噪声放大器

从Mini-Circuits TSY-13LNB +是一个放大器与旁路,极低电流消耗。在2.7 V的偏见,放大器有1.4 dB NF, 14 dB增益约7.7 mA电流消耗。偏见被移除时,旁路功能启用的放大器以最小的插入损耗(约-1.8 dB)。的GreenPAK偏置控制器集成电路有一个放大器使销,允许一个微处理器或其他控制装置使放大器开关特性如果是理想的。如果这是不启用,放大器将永远关闭,在旁路模式。

SLG46582V GreenPAK示意图

在内部,SLG46582V的示意图所示图3。电路功能的解释。

图3:SLG46582V的示意图

IC电路特性

电压监控:集成电路的电源电压必须大于4 V为了使电路开关电源状态。这个功能实现,这样电池供电的设计将保存剩余电池如果电池电压开始下降。

温度监控:车载SLG46852特征温度传感器。如果设备的温度超过大约95°C,整个电路将被完全关机。一旦IC模充分冷却,温度故障会清晰和ldo将重新启用适当的操作状态。销3 SLG46582配置为允许监测温度故障状态。这针将高如果发生了一个错误。

短路保护:监管者在SLG46582短路/过电流传感功能。如果调节器的输出电流高于420毫安或者输出电压低于0.5 V 40 mA,则设置故障条件下,监管机构将完全关机。LDO0这过电流信号是美联储直接使销的监管机构。LDO1这个信号与3位和3-L1门。销1 IC的反映了LDO LDO的故障状态。这将是低在正常操作期间,发生故障时高。

操作

Comparator0监视器接收信号探测器电路的电压销2。如果这个电压低于50 mV(这个电压在设计时可以设置任何值适当的基于探测器的设计和性能需求),然后比较器0是低输出驱动的。比较器是一个500毫秒的延迟块,后将行高,除非消退导致探测器电压降是超过1/2秒。这个比较器信号送入一个查找表,将输出高电源电压是否大于4 V。一旦查找表驱动的高,它改变了操作的LDO0 3 V的监管机构的一个电源开关,将提供完整的PHA-23LN + 5 V。销10也会高,可以使用的励磁电路作为标志来增加力量。销19日将被设置为高控制数字步进衰减器。另外,如果销6 (LNA启用)驱动高,LDO1将启用从而驱动和启用TSY-13LNB +。一旦消退条件通过检测器电压足够高,那么Comparator0就高。3-bit查找表的输出将推动低。 LDO0 will be turned back to LDO mode at 3.5 V output and LOD1 will be turned off which will cause the TSY-13LNB+ to go into bypass mode. Three millisecond delay blocks have been added to the control lines for each LDO. In the case where the LNA is enabled, switching the operational state of both LDOs at the same time causes an issue where LDO0 does not regulate properly when switching from Power-Switch mode to regulator mode. The delay blocks ensure that LDO1 is always enabled and disabled while LDO0 is in PowerSwitch mode.

销的描述

销1:LDO故障监控。将低正常运行。将高如果LDO的错。LDO的错误将被禁用,直到故障条件清除。

销2:从探测器RSSI电压输入电路

销3:在温度监控,将高如果IC模温超过95 c和低在正常操作。如果模具温度超过95°C, ldo会完全禁用,直到温度下降。

销4:手动高功率断言。把这销低将3位查找表的输出高,打开放大器(如果启用),设置LDO0电源开关模式和设置针高10到19岁。

销5:输入电压监控。它监视5 V的输入线,如果低于4 V,比较器1驱动低导致高功率模式被禁用。这是为了节省电池在电池供电的电路。

销6:LNA启用。如果此销设置高,将使在高功率放大器操作。

销7:Vdd——这销应该设置为电源电压- 5 V(注:SLG46582最大Vdd 6 V)。

销8和9:sci和SDA针分别对I2C接口。任何IC的功能可以通过I2C访问。此外,任何函数都可以重新编程操作期间(例如,一个不同的RSSI阈值可以设置)。任何重组将恢复默认值,当集成电路功率循环。

销10:惠普启用这个销将高如果启用了高功率模式和没有温度的错和没有LDO的错。

销11日13:LDO0输出。连接到PHA-23LN +

销12:LDO0输入——这应该设置为5 V Vdd线

销14日16:LDO1输出。连接到TSY-13LNB +

销15:LDO1输入——这应该设置为5 V Vdd线

销17:地面

销18:LNA启用/绕过—如果启用了LNA设高和操作,没有温度或LDO的错。设置低如果放大器是禁用的,在旁路模式

销19:DSA控制:将高在高功率模式下,设置低正常操作模式

销20:地面

SLG46582V使设计师完全控制他们的偏置电路和使用最小数量的外部组件。这节省了设计师委员会空间和成本。

的BOM表1所示电路制造商零件编号和Digi-Key零件编号(如果有)。

表1:电路的BOM

参考的	价值	制造商	制造商零件号	Digi-Key零件号	数量
C1, C2, C3, C4	4.2μF	三星机械电子	CL05A425KO5LUN C	1276 - cl05a425ko5 LUNCTR-ND	4
C10, C15	措施μF	约翰逊电介质。	500年r07w102kv4t	709 - 1133 - 1和	2
C18	. 01μF	约翰逊电介质。	500年r07w103kv4t	709 - 1134 - 6 nd	1
C19	1.2 pf	约翰逊技术公司。	500年r07s1r2av4t	712 - 1609 - 6 nd	1
甜	120 pF	约翰逊技术公司。	501年s42e121jv4e	712 - 1523 - 2 nd	1
C5、C6 C7、C8 C9, C11、C12 C13、C14, C17	0.1μF	约翰逊电介质。	160年r07x104kv4t	709 - 1129 - 1和	10
D1	短信	Skyworks解决方案公司。	sms3923 - 079低频	863 - 1695 - 6 nd	1
L1	3 nH	约翰逊技术公司。	L-07C3N0SV6T	712 - 1457 - 6 nd	1
L2	1嗯	约翰逊技术公司。	L-15F1R0JV4E	L-15F1R0JV4END	1
L3	1 nH	约翰逊技术公司。	L-07W1N0CV4T	L-07W1N0CV4 T-ND	1
L4	0.68μH	约翰逊技术公司。	L-15FR68JV4E	L-15FR68JV4END	1
L5	560年北半球	约翰逊技术公司。	L-15FR56JV4E	L-15FR56JV4END	1
R1	432欧姆	高雅斯皮尔电子有限公司(VA)	RK73H1ETTP4320F	2019 - RK73H1ETTP4 320年fct-nd	1
R2	1.21 KOhm	高雅斯皮尔电子有限公司(VA)	RK73H1ETTP1211F	2019 - RK73H1ETTP1 211年fct-nd	1
R3	不会的地方	- - - - - -			1
U1	SLG46852	雷竞技电竞平台	SLG46582V		1
U2	sky12325 - 350低频	Skyworks解决方案公司。	sky12325 - 350低频	863 - 1258 - 1和	1
U3	TSY-13LBN +	Mini-Circuits	TSY-13LNB +		1
的愉快	PHA-23LN +	Mini-Circuits	PHA-23LN +		1

注:值复制Mini-Circuits放大器的数据表。

覆盆子Pi控制软件

RaspberryPi软件包已经写入允许SLG46582的监视和控制电路中描述这个程序。软件允许RaspberryPi的GPIO引脚与SLG46582V互连。大功率的断言和LNA 4和6针上启用功能已经实现。启用了高功率(销10),放大器(销18)启用,LDO断层(Pin1)和Overtemp(销3)旗帜都是监控。这对正确操作软件需要WiringPi库。请参阅http://wiringpi.com安装说明。

的引出线的RaspberryPi所示图4在下面。

图4:GPIO引出线

对于我们的电路,WiringPi销0 (GPIO17)是HP_Enable销。WiringPi销2 (GPIO27)是LNA_Enable销。监控端,WiringPi销4 (GPIO23)是HP_Enabled国旗。WiringPi销5 (GPIO24)是LNA_Enabled国旗。WiringPi销6 (GPIO25)是Overtemp国旗。WiringPi销27 (GPIO16)是LDO_Fault国旗。

测量

使用一个测量Mini-Circuits ssg - 4000惠普作为信号发生器(图5)。功率测量用Mini-Circuits PWR-SEN-8GHS USB电表。衰减控制模拟信号衰落使用Mini-Circuits rcdat - 6000 - 90。信号发生器设置为900 MHz, + 2 dBm的输出功率。信号发生器的输出后,射频路径分割使用Mini-Circuits zx10 - 2 - 252 - s +功率分配器。一只胳膊的功率分配器连接到sky12325 - 350低频DSA。其他的功率分配器连接RCDAT可控衰减器。我的手臂被连接到TSY-13LNB +放大器。TSY-13LNB +的输出连接到另一个Mini-Circuits PWN-SEN-8GHS功率传感器。一个GreenPAK先进的评估板和SLG46582-DIP模块用于偏差控制器仿真。克莱恩工具数字式电压表是插入的补给线PHA-23LN +测量偏置电流。每个射频路径测量电路不到位和偏移量进入电表设置参考0 dBm。这让我们看到了射频电路的增益。所示的设置图6。

图5:信号发生器设置

图6:设置

的布线RaspberryPi控制器所示图7在下面。

图7:RaspberryPi控制器的连接

在低功耗模式下,PHA-23LN + 65.7 mA在3.0 V。这是略低于72.4的数据表规格。在5 V的偏见,PHA-23LN + 131.4 mA。规范电话141.7 mA(见图8)。

图8:测量

在低功耗模式下PHA-23LN + 12.24 dBm的输出功率。数字步进衰减器有大约7 dB的衰减。因为我们的输入功率归一化到0 dBm,这给了我们大约19.24分贝增益。规格表要求在3 V 19.7 dB的增益。这是真正的接近一个未校准的设置。采用路径显示几乎3 dB的损失。规范在旁路模式TSY-13LNB +损失约为1.9 dB(见图9)。剩下的大约1 db损失是由于探测器电路(如前所述,它不是一个理想的设计)。

图9:衰减测量(0.00 dB)

在高功率模式下,PHA-23LN + + 20.28 dBm的输出。衰减器有大约0.8 dB的衰减最小衰减。这相当于21.08 dB的增益。规范在5 V是21 dB。相对改善信号从低功率、高功率,我们看到一个改善8分贝的权力在5 V。这是有道理的,因为衰减器已大约7 dB低功率的衰减和PHA-23LN +有一个额外的dB的增益在5 V和3 V。

这些第一个例子图像显示性能与采用禁用。在这一点上电路的大功率模式成为启用。11数据库添加了额外的衰减LNA路径检测器电压(见下降图10)。

图10:衰减测量(11.00 dB)

启用了放大器,我们看到下面的性能在高功率。提供大约14.98 dB的增益放大器。这是略优于典型规范性能数据(见图11)。

图11:衰减测量(11.00 dB, LNA启用)

减少衰减,周围的电路转换回低功率模式6 dB马克。有大约5 dB滞后的功率范围。这与比较器的性能特征GreenPAK集成电路。图12在GreenPAK的性能。

图12:衰减测量(6.00 dB)

接下来,所示图13,所需的测试温度监视SLG46582偏见控制器的性能。对于这个示例,Comparator3旅行水平从1000 mV改为1050 mV。这相当于约85°C的温度vs 95°C。这样做是为了防止损坏电路但显示此安全功能执行。用热风枪加热电路。可以看到,临时故障标志显示红色。放大器的直流电压,直到彻底切断了电路冷却。一旦冷却,业务恢复正常。

图13:衰减测量(0.00 dB, 1050 mV)

进一步的设计考虑

GreenPAK比较器:在衰减测试,发现比较器的输出GreenPAK设备不立即开关输出状态(高到低或低到高)在达到阈值电压。相反,比较器的输出电压开始下降在线性阈值并持续下降随着输入电压继续低于参考电压。似乎比较器的增益和环路带宽不够高,开关就在不久阈值或更低。同样随着输入电压开始增加,到参考电压上升。用外部Vref精密电阻设置电压可以提高性能。这不是在这个例子中完成的。此外,没有额外的针可以使用外部引用。

探测器设计:正如前面所讨论的那样,探测器电路的设计可以提高灵敏度,损失和总体性能。这个设计足以显示电路的性能。

测试设备:Mini-Circuits便携式测试设备部分是优秀的和低成本。然而,应该精确测量需要包括可能的偏差交叉点光谱退化,需要更高的性能测试设备。在这个时候,它是未知的性能影响与射频信号会发生偏差之间的过渡点设置。这可能是进一步探索深度,我们欢迎任何反馈。

高功率射频放大器:如果类似的放大器电路所需的运行与偏置电流高于SLG46582能够提供类似的设计已经完成利用SLG46867V所示的对话框GreenPAK集成电路。GreenPAK双2电力场效应晶体管开关。两者之间的电路开关功率场效应晶体管放大器的偏置点变化。用户需要提供自己的每个偏差状态调节电压6 V max ()。请联系作者如果这个电路是理想的。

一个使用一个对话框- cm - 300 GreenPAK™自动控制放大器的偏见