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LT5502 - RSSI付き400MHz直交IF復調器
LT5502 RSSI 付き400MHz 直交 IF 復調器 特長 n n n n n n n n n n 概要 1.8V ∼ 5.25V の単一電源 IF 周波数範囲:70MHz ∼ 400MHz IFリミッタ利得:84dB RSSIリニア範囲:90dB 7.7MHzローパス出力フィルタ ベースバンドI/Q 振幅不均衡:<0.7dB ノイズ・フィギュア:4dB 低消費電流:25mA スタンバイ時に出力をバイアスシャットダウン電流:1µA 24ピン細型 SSOP パッケージ LT®5502は70MHz ∼ 400MHzモノリシック集積化直交 IF 復 調器です。このデバイスは、IFリミッタ、直交ダウン・ミキサ、内 蔵ローパス・フィルタ、2 分周LO バッファで構成されています。 LT5502は1.8V ∼ 5.25Vの単 一 電 源 電 圧でIおよび Q ベー スバンド信号の復調を行うためのすべての構成ブロックを備 えています。IFリミッタは小信号利得が 84dBで、90dBを超 えるリニア範囲をもつRSSI(receive signal strength indicator) を搭 載しています。入力換 算のノイズ・スペクトル密 度は 1.45nV/ Hzで、入力が 50Ωソースで終端されている場合に 4dBのノイズ・フィギュアに相当します。ローパス出力フィルタ は、復調されたI/Q ベースバンド信号のアンチエイリアシング およびパルス成形フィルタとして機能します。これらのフィルタ の3dBカットオフ周波数はおよそ7.7MHzです。ミキサに直交 ローカル発振器(LO)信号を供給するためには、VCO 周波数 が所要の動作周波数の2 倍であることが必要です。I/Q出力 がベースバンド・チップにAC 結合されると、スタンバイ・モー ド時に消費電流が低減され、受信モードへの高速過渡応答 を実現します。 アプリケーション n n n IEEE802.11 高速ワイヤレスLAN ワイヤレス・ローカル・ループ L、LTCおよび LTはリニアテクノロジー社の商標です。 標準的応用例 I/Q 出力振幅、RSSI 出力とIF 入力電力 2V C3 22nF R1 240Ω IF + 1200 VCC IF – 90° 2XLO + 2XLO INPUT IOUT+ QOUT+ ÷2 0° 2XLO – ENABLE EN IOUT– LT5502 GND BASEBAND DIFFERENTIAL I/Q OUTPUTS – QOUT RSSI C4 1.8pF 5502 TA01a 1.2 1000 1.0 800 0.8 600 0.6 400 0.4 200 –85 –70 –55 –40 –25 –10 IF INPUT POWER (dBm) 5 RSSI OUTPUT (V) IF INPUT C1 1nF DIFFERENTIAL OUTPUT SWING (mVP-P) C2 1µF 0.2 5502 TA01b 5502f 1 LT5502 絶対最大定格 パッケージ/発注情報 (Note 1) ORDER PART NUMBER TOP VIEW 電源電圧............................................................................. 5.5V LO 入力電力 .................................................................... 10dBm IF 入力電力...................................................................... 10dBm 動作周囲 温度(Note 2)....................................................... –40°C ~ 85°C 保存温度範囲.................................................... –65°C ~ 150°C リード温度(半田付け、10 秒)..........................................300°C 全てのピンで超えてはならない電圧 ...................................VCC + 1 24 QOUT+ IOUT– 2 23 QOUT– GND 3 22 VCC IOUT VCC 4 21 GND GND 5 20 GND IF + 6 19 2XLO+ – 7 18 2XLO – GND 8 17 VCC GND 9 16 VCC IF EN 10 15 RSSI STBY 11 14 GND IFt + 12 LT5502EGN 13 IFt – GN PACKAGE 24-LEAD NARROW PLASTIC SSOP TJMAX = 150°C, θJA = 85°C/W さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い 合わせください。 電気的特性 注記がない限り、VCC = 3V、f2XLO = 570MHz、P2XLO = –10dBm、fIF = 280MHz、PIF = –50dBm、TA = 25 C。 (Note 3) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS IF 入力 fIF Frequency Range 3dB Limiting Sensitivity Noise Figure Terminated 50Ω Source DC Common Mode Voltage 70 to 400 MHz –79 dBm 4 dB 2.6 V 復調器のI/Q 出力 I/Q Output Voltage Swing Differential 850 I/Q Amplitude Mismatch 0.1 I/Q Phase Mismatch Output Driving Capability mVP-P 0.7 0.6 Differential; CMAX = 10pF DEG 1.5 DC Common Mode Voltage dB kΩ 1.84 V RSSI Linear Dynamic Range (Note 4) ±3dB Linearity Error Output Impedance 90 dB 3.8 kΩ Output Voltage Input = –70dBm 0.27 0.41 0.54 V Output Voltage Input = 0dBm 0.8 1.01 1.2 V Output Voltage Slope Input from –70dBm to 0dBm 8.7 Linearity Error Input from –70dBm to 0dBm 1 mV/dB dB ベースバンド・ローパスフィルタ 3dB Cutoff Frequency 7.7 MHz Group Delay Ripple 16.4 ns 5502f 2 LT5502 電気的特性 注記がない限り、VCC = 3V、f2XLO = 570MHz、P2XLO = –10dBm、fIF = 280MHz、PIF = –50dBm、TA = 25 C。 (Note 3) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 2XLO f2XLO Frequency Range P2XLO Input Power 140 to 800 –20 MHz –5 DC Common Mode Voltage dBm 2.6 V Power Supply Supply Voltage VCC 1.8 5.25 V ICC Supply Current EN = High 25 32 mA IOFF Shutdown Current EN = Low; Standby = Low 1 100 µA Standby Mode Current EN = Low; Standby = High 2.6 3.5 mA Note 1: 絶対最大定格は、それを超えるとデバイスの寿命に悪影響を与える恐れがある値。 Note 3: テストは図 3に示されている構成設定で行われる。 Note 2: –40°C ~ 85°Cの温度範囲での仕様は、設計、特性評価および統計学的なプロセス・コ ントロールとの相関で確認されている。 Note 4: IF 入力のテストは、図 1に示されている構成設定で行われる。 標準的性能特性 (Note 3) TA = 85°C 32 SUPPLY CURRENT (mA) 1200 I/Q 出力振幅とIF 入力電力 1200 fIF = 280MHz TA = 85°C TA = 25°C 24 TA = –40°C 20 2.5 3.5 4.5 SUPPLY VOLTAGE (V) 5.5 5502 G01 TA = 25°C 800 TA = –40°C 600 400 1.8 VCC = 3V fIF = 280MHz 1000 1000 28 16 1.8 I/Q 出力振幅と温度 DIFFERENTIAL OUTPUT SWING (mVP-P) 消費電流と温度 DIFFERENTIAL OUTPUT SWING (mVP-P) 36 2.5 3.5 4.5 SUPPLY VOLTAGE (V) 5.5 5502 G02 TA = 85°C TA = 25°C 800 600 TA = –40°C 400 200 –85 –70 –55 –40 –25 –10 IF INPUT POWER (dBm) 5 5502 G03 5502f 3 LT5502 標準的性能特性 (Note 3) I/Q 出力振幅とIF 入力電力 1.2 VCC = 3V TA = 25°C fIF = 280MHz 600 TA = 85°C TA = –40°C 0.6 TA = 25°C –40 –25 –10 IF INPUT POWER (dBm) 0.2 –85 5 –70 –55 –40 –25 –10 IF INPUT POWER (dBm) 5502 G04 –73 fIF = 280MHz TA = 25°C INPUT SENSITIVITY (dBm) RSSI OUTPUT (V) 0.8 VCC = 3V 0.6 VCC = 5.5V VCC = 1.8V 0.4 0.2 –85 –70 –55 –40 –25 –10 IF INPUT POWER (dBm) –75 TA = 85°C –77 TA = 25°C –79 TA = –40°C –81 2.5 3.5 4.5 SUPPLY VOLTAGE (V) GROUP DELAY (ns) –15 –20 TA = –40°C 5 TA = –40°C –35 TA = 85°C 80 65 TA = 25°C 50 35 0 4 8 16 12 BASEBAND FREQUENCY (MHz) 20 5502 G10 TA = 85°C –79 TA = –40°C TA = 25°C –82 70 100 150 200 250 300 IF FREQUENCY (MHz) 350 20 LPF 周波数応答とVCC 400 110 VCC = 1.8V, 3V, 5.5V TA = 25°C 0 –25 –30 VCC = 3V 5502 G09 LPF 群遅延とベースバンド周波数 VCC = 3V 5 –76 –85 5.5 95 TA = 25°C –55 –40 –25 –10 IF INPUT POWER (dBm) –5 90 –10 –15 70 –20 –25 GROUP DELAY (ns) GAIN RESPONSE (dB) 110 TA = 85°C –10 –70 5502 G08 VCC = 3V –5 fIF = 400MHz IF 入力感度とIF 周波数 –73 fIF = 280MHz –83 1.8 5 LPF 周波数応答と ベースバンド周波数 0 0.6 5502 G06 IF 入力感度と温度 5502 G07 5 fIF = 70MHz 5502 G05 RSSI 出力電圧とVCC 1.0 fIF = 280MHz 0.8 0.2 –85 5 GAIN RESPONSE (dB) 1.2 VCC = 3V TA = 25°C 0.4 0.4 –55 RSSI 出力電圧とIF 周波数 1.0 0.8 fIF = 400MHz –70 VCC = 3V fIF = 280MHz RSSI OUTPUT (V) 800 200 –85 1.2 1.0 fIF = 70MHz 400 RSSI 出力と温度 INPUT SENSITIVITY (dBm) 1000 RSSI OUTPUT (V) DIFFERENTIAL OUTPUT SWING (mVP-P) 1200 50 –30 0 4 8 12 16 BASEBAND FREQUENCY (MHz) 20 5502 G11 –35 0 4 8 16 12 BASEBAND FREQUENCY (MHz) 30 20 5502 G12 5502f 4 LT5502 ピン機能 の静止電圧にバイアスします。入力電圧が 0.7V ∼グランドの とき、スタンバイ・モードの回路はオフします。 + IOUT(ピン1) : Iチャネルのベースバンド正出力ピン。DC バイ アス電圧はVCC – 1.16Vです。このピンはグランドに短絡しな いでください。 + IFt(ピン12) :正の段間 IFピン。DC バイアス電圧はVCC – 0.25Vです。 – IOUT(ピン2) :Iチャネルのベースバンド負入力ピン。DC バイ アス電圧はVCC – 1.16Vです。このピンはグランドに短絡しな いでください。 – IFt(ピン13) :負の段間 IFピン。DC バイアス電圧はVCC – 0.25Vです。 GND(ピン3、5、8、9、14、20、21) :グランド・ピン。 RSSI(ピン15) :RSSI出力ピン。 VCC( ピン4、16、17、22) :電 源ピン。このピンは1000pFと 0.1μFのコンデンサを使ってデカップリングします。 – 2XLO(ピン18) :負のキャリア入力ピン。この入力信号の周波 数は、復調器の所期のLO 周波数の2 倍にする必要がありま す。DC バイアス電圧はVCC – 0.4Vです。 + IF(ピン6) :正のIF 入力ピン。DC バイアス電圧はVCC – 0.4V です。 + 2XLO(ピン19) :正のキャリア入力ピン。この入力信号の周波 数は、復調器の所期のLO 周波数の2 倍にする必要がありま す。DC バイアス電圧はVCC – 0.4Vです。 – IF(ピン7) :負のIF 入力ピン。DC バイアス電圧はVCC – 0.4V です。 EN(ピン10) :イネーブル・ピン入力電圧が 0.9V ∼ VCC のとき 回路は完全にオンします。入力電圧が 0.7V ∼グランドのとき、 スタンバイ・モードに関係した回路部分を除いて、回路はオフ します。 STBY (ピン11) :スタンバイ・ピン。入力電圧が 0.9V ∼ VCC の とき、スタンバイ・モードの回路がオンし、I/Q バッファを所期 – QOUT(ピン23) :Qチャネルのベースバンド負出力ピン。DC バ イアス電圧はVCC – 1.16Vです。このピンはグランドに短絡し ないでください。 + QOUT(ピン24) :Qチャネルのベースバンド正出力ピン。DC バ イアス電圧はVCC – 1.16Vです。このピンはグランドに短絡し ないでください。 ブロック図 IF + 6 IF – 7 IFt+ IFt– 12 13 I-MIXER LPF 1 IOUT+ 1 LIMITER 2 LIMITER 1 LO BUFFERS DIVIDE 2 0°/90° 2 IOUT– LPF 24 QOUT+ 1 RSSI 23 QOUT– Q-MIXER BIAS 15 RSSI 19 2XLO + 18 2XLO – 10 EN 5502 BD 5502f 5 LT5502 アプリケーション情報 LT5502は以下のブロックで構成されています。IFリミッタ、I/Q 復調器、直交 LOキャリア・ジェネレータ、内蔵ローパス・フィル タ (LPF)、およびバイアス回路。 IF 信号はIFリミッタの入力に与えられます。振幅制限された IF 信号は次に、2 分割回路で発生させた直交 LOキャリアを 使って、I/Q ベースバンド信号に復調されます。復調したI/Q 信号は5 次のLPFを通過し、 出力ドライバでバッファされます。 IFリミッタ IFリミッタの小信号利得は84dBで、周波数範囲は70MHz ∼ 400MHzです。IFリミッタは、カスケード接続された2 段のIF アンプ /リミッタで構成されています。最初の段の差動出力は 2 番目の段の差動入力に内部で接続されています。少数の外 部部品を使って、それら (ピン12とピン13) の間に段間フィル タを設けることができます。図 3に示されているような、L1と C8による簡単な並列 LCタンク回路にすることができます。内 部のDCオフセット・キャンセル回路の最適動作のため、22nF のブロッキング・コンデンサ (C19) が使われています。差動構 成にしたIF 入力はIFリミッタへの2XLO 信号の結合に対して 耐性が高いので、最良のレシーバ感度を得るにはIF 入力を 差動構成にすることを推奨します。そうしないと、IF 入力に現 れる2XLO 干渉が IFリミッタを飽和させ、必要なIF 信号の利 得が減少することがあります。それに応じてレシーバの3dB 入 力リミッティング感度が影響を受けます。段間バンドパス・フィ ルタは、2XLOのフィードスルーおよびレシーバのノイズ帯域 幅を最小に抑えます。したがって、 レシーバの入力感度を改善 することができます。段間フィルタがないと、最初の段によって 増幅された広帯域ノイズによって2 番目の段が制限されます。 この場合のノイズ帯域幅は最大 500MHzにすることができま す。入力を200Ωで終端したとき、3dBリミッティング感度は、 280MHzのIF周波数で約–79dBmです。差動IF入力のインピー ダンスは2.2kΩです。したがって、図 3に示されているように、 R3には240Ωの抵抗が使われています。帯域幅が 50MHzの バンドパス・フィルタを使うと、入力感度が –86dBmに改善さ れます。 図1に示されているように、 3個のディスクリート素子を使った、 シングルエンドから差動への狭帯域変換回路で、1:4のIF 入 力トランスを置き換えることもできます。それらの公称値を表 1 に示します。PCBの寄生要素のため、それらの値を補償する 必要があります。この場合のレシーバの入力感度は、段間の フィルタリングがなくても、–85dBmに改善されます。整合回路 は基本的には2 次バンドパス・フィルタです。したがって、フロ ントエンドのチャネル選択フィルタの要件も緩和することがで きます。 MATCHING NETWORK CS1 3.3pF IF INPUT C5 22nF TO IF + CS2 3.3pF LSH 120nH TO IF – 5502 F01 図 1.IF 入力の 280MHzでの整合ネットワーク 表 1.整合回路の部品 LSH、CS1 および CS2 の値 fIF(MHz) LSH(nH) CS1/CS2(pF) 70 642 13.7 100 422 9.6 150 256 6.4 200 176 4.8 250 130 3.8 300 101 3.2 350 80.4 2.7 400 66.0 2.4 もっと低い入力感度で十分なアプリケーションでは、単純に IF 入力の片方を50Ω 抵抗でAC 終端し、他方をグランドに AC 接続にすることができます。この場合、入力レシーバの感 度は280MHzで約 –76dBmです。 5502f 6 LT5502 アプリケーション情報 受信信号強度インジケータ (RSSI)はIFリミッタに組み込ま れています。入力IF 信号はIF 入力電力に比例した電流出力 で検出されます。カスケード接続されたIFアンプ /リミッタの 2つの段の電流出力が合算され、RSSI 電圧に変換されます。 RSSI出力は90dBの優れたリニア範囲を備えています。入力 IF 電力に対するRSSIの出力電圧の特性は、温度およびプロ セスの変動の影響を受けません。公称出力インピーダンスは 約 3.8kΩです。RSSIの電圧リップルを減らすには、外部にコン デンサC7 が必要です。その値は次式を使って求めることがで きます。 C7 ≥ は7.7MHzで、群遅延リップルは16.4nsです。I/Q 差動出力の 出力ドライブ能力は10pFの最大負荷容量で1.5kΩです。出力 は内部でVCC –1.16Vにバイアスされています。Iチャネルまた はQチャネルの簡略出力回路図を図 2に示します。 VCC I-CHANNEL (OR Q-CHANNEL): DIFFERENTIAL SIGNALS FROM LPF 1 F 760π • fIF + – I/Q 復調器 直交復調器は二重平衡ミキサで、IFリミッタからの振幅制限 されたIF 信号をI/Q ベースバンド信号にダウン変換します。 直交 LOキャリアは、内部直交 LOキャリア・ジェネレータから 得られます。差動 I/Q ベースバンド信号の公称出力電圧は約 850mVP-P です。これらの大きさは十分整合しており、位相は 90 離れています。 直交 LO キャリア・ジェネレータ 直交LOキャリア・ジェネレータは2分割回路およびLOバッファ で構成されています。所期のLOキャリアの2 倍の周波数の入 力信号(2XLO) が、2 分割回路のクロックとして使われ、復調 器のための直交 LOキャリアを発生します。出力はバッファさ れ、ダウンコンバーティング・ミキサをドライブします。完全差 動の手法により、直交 LOキャリアは十分整合します。 内蔵ローパス・フィルタ IチャネルとQチャネルの両方のダウン変換されたベースバン ド出力をフィルタするのに、5 次の内蔵ローパス・フィルタが使 われています。それらは、アンチエイリアシング・フィルタおよび パルス成形フィルタとして機能します。I/Qフィルタは、利得応 答および群遅延が十分整合しています。3dBコーナー周波数 IOUT+ (OR QOUT+) IOUT– (OR QOUT–) 200µA + – 200µA 5502 F02 図 2.Iチャネル (または Qチャネル) の出力の 簡略回路図 I/Q ベースバンド出力は、ベースバンド・デバイスの入力に直接 DC 結合することができます。大きなカップリング・コンデンサ を使ったAC 結合のアプリケーションでは、STBYピンを使っ て、はるかに小さな電流で出力を所期の静止電圧に予めバイ アスしておくことができます。このモードでは2.6mAしか流れ ません。ENピンが次にオンするとき、大きなカップリング・コン デンサの充電または放電による長い時定数を要することなく、 デバイスは短時間で通常動作モードに切り替わります。ENピ ンとSTBYピンのロジックを表 2に示します。通常動作モード とスタンバイ・モードの両方で、最大放電電流は約 200µA、最 大充電電流は10mAを超えます。 表 2.各動作モードの設定 EN “L” “L” “H” STBY 説明 “L” シャットダウン・モード “L”または“H” 通常動作モード “H” スタンバイ・モード 5502f 7 LT5502 標準的応用例 IOUT+ R8 51.1k J2 IOUT R7 49.9 7 C13 1µF U2 LT1809CS 6 – 4 R10 5.11k J1 IFIN + T1 JTX-4-10T 6 1 R3 240Ω C12 1.8pF 3 VCC2 C24 10µF C10 1µF 2 R6 2.55k C11 1µF R2 20k R1 20k C20 1µF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 IOUT+ IOUT– C14 1µF C2 1nF 3 2 R12 C15 2.55k 1µF U1 LT5502 GND VCC GND IF + IF – GND GND EN STBY IFt + R15 51.1k R14 51.1k VCC1 ÷2 QOUT+ QOUT– VCC GND GND 2XLO+ 2XLO – VCC VCC RSSI GND IFt – 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 + 7 U3 LT1809CS – R16 49.9 R4 240Ω RSSI C4 1nF QOUT R13 5.11k T2 JTX-4-10T C18 1µF J3 4 C16 1.8pF C3 1nF C17 1µF 6 J4 2XLO 6 1 4:1 MINI-CIRCUIT C7 1.8pF L1 C8 SW1 C25 10µF C1 1µF C5 22nF C23 1µF QOUT+ QOUT– VCC2 C9 1µF R9 51.1k 1:4 MINI-CIRCUIT 1 = EN 2 = STBY IOUT– IF INTERSTAGE R17 OPTIONAL CIRCUIT C19 22nF 5502 F02 図 3.I/Q 出力バッファ付き評価回路の回路図 5502f 8 LT5502 標準的応用例 図 4.評価用ボードの部品側シルクスクリーン 図 5.評価用ボードの部品側レイアウト 5502f 9 LT5502 標準的応用例 図 6.評価用ボードの底面側シルクスクリーン 図 7.評価用ボードの底面側レイアウト 5502f 10 LT5502 パッケージ 注記がない限り、寸法はインチ (ミリメートル) GN パッケージ 24ピン・プラスチックSSOP(細型 0.150) (LTC DWG # 05-08-1641) 0.337 – 0.344* (8.560 – 8.738) 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 1413 0.229 – 0.244 (5.817 – 6.198) 0.150 – 0.157** (3.810 – 3.988) 1 0.015 0.004 ×45° (0.38 0.10) 0.007 – 0.0098 (0.178 – 0.249) 0.033 (0.838) REF 2 3 4 5 6 7 8 0.053 – 0.068 (1.351 – 1.727) 9 10 11 12 0.004 – 0.0098 (0.102 – 0.249) 0° – 8° TYP 0.016 – 0.050 (0.406 – 1.270) * 寸法にはモールドのバリを含まない。 モールドのバリは各サイドで0.006(0.152mm) を超えないこと ** 寸法にはリード間のバリを含まない。 リード間のバリは各サイドで0.010(0.254mm) を超えないこと 0.008 – 0.012 (0.203 – 0.305) 0.0250 (0.635) BSC GN24 (SSOP) 1098 5502f リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は 一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料は あくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 11 LT5502 標準的応用例 例:2.4GHz ∼ 2.5GHzレシーバ・アプリケーション (RX IF = 280MHz) 2V 100pF 0.1µF 12 RX INPUT: 2.4GHz TO 2.5GHz 280MHz IF SAW BP FILTER 3.3pF RX FRONT END 1st LO, 2.12GHz TO 2.22GHz VCC 4,16,17,22 13 I 1 OUTPUTS 2 I MIXER 22nF 6 7 LIMITER 1 LIMITER 2 0° LO BUFFER 90° LPF Q MIXER LPF 120nH MAIN SYNTHESIZER 3.3pF RSSI 15 18 3,5,8,9, 14,20,21 1nF A/D 11 10 19 1nF 1.8pF IF SYNTHESIZER BUFFER STBY EN LT5502 A/D BUFFER Q 24 OUTPUTS 23 f/2 BASEBAND PROCESSOR 2.7pF 30nH 2nd LO, 560MHz 200Ω 30nH 2.7pF 5502 TA02 5502f 12 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 03-5226-7291 ● FAX 03-5226-0268 ● www.linear-tech.co.jp 5502f LT/TP 0101 • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2001