개요: MAX2607 EV 킷의 차동 출력 전압을 차동 프로브를 이용해 측정할 수 있다. 하지만 보드 기생전류 및 프로브의 입력 커패시턴스 때문에, 수동 풀업을 이용할 때 스윙은 320mVP-P에 불과하다. 이에 대한 해결책은 이들 커패시턴스와 공진하는 인덕티브 풀업을 이용하는 것이다. 이 새로운 애플리케이션은 스펙트럼 분석기에서 차동 프로브를 이용해 측정했을 때 2400mVP-P 차동 VOUT을 제공한다. 이 애플리케이션 노트에서는 보드 수정과 값 계산을 위한 공식들에 대해 설명한다.
사용 장비
스펙트럼 분석기—Agilent Technologies 8562EC
차동 프로브—Tektronix? P6248
프로브 전원—Tektronix 1103
전원
MAX2607 EV 킷
셋업 및 테스트 조건
b>그림 1은 위 테스트를 위한 셋업이다. MAX2607의 2개 차동 출력(OUT+ 및 OUT-)을 차동 프로브의 2개 입력 핀에 연결하고, 다른 쪽 끝을 프로브 전원으로 연결해서 프로브로 외부 전력을 제공한다. 그리고 프로브 전원의 출력을 스펙트럼 분석기로 연결한다. 테스트 조건은 다음과 같다.
VCC = 3V
출력 주파수 = 197MHz
VTUNE = 0.4-2.4V (이 경우에는 외부 인덕턴스 LF를 선택했으므로 VTUNE이 대략적으로 튜닝 범위의 중간이다.)
차동 프로브는 1:1 감쇠로 설정
스펙트럼 분석기 설정
진폭 단위: 볼트
중간 주파수: 197MHz
스팬: 1MHz
분해능 대역폭: 10kHz
그림 1. 테스트 셋업
입/출력 매칭 네트워크 및 측정
그림 2. 일반적인 동작 회로
초기 소자 값 (그림 2 참조):
L3은 출력 주파수가 197MHz에 달하고 VTUNE이 튜닝 범위의 중간에 근접하도록 튜닝되었다. 이 값이 100nH인 것으로 나타났다.
C1 = C4 = 1000pF
C2 = C3 = 330pF
Z = R2 = R3 = 1100k
차동 출력이 차동 프로브의 입력 핀으로 제공되며, 이 입력 핀은 1pF 커패시턴스와 병렬로 400k의 입력 임피던스를 갖는다. 이를 SE(single-ended)로는 2pF 커패시턴스로 나타낼 수 있다. 따라서 이 경우, RLOAD는 2pF 커패시턴스(CLOAD)로 간주될 수 있으며, 리액턴스는 -j400이다. 뿐만 아니라, 이 회로는 접지에 대해 어느 정도의 기생 커패시턴스가 있다. 그림 2의 회로를 이용해 차동 전압이 320mVP-P인 것으로 측정되었다. 그러므로 이 차동전압은 SE로는 2pF 커패시턴스에서 160mVP-P에 해당될 것이며, 그림 3에서처럼 부하를 통해 0.4mA의 전류 ILOAD가 흐르게 된다.
그림 3. 출력 공진 회로
위의 결과를 통해 기생 커패시턴스 Cp가 대략 2.87pF라는 것을 알 수 있다. 이 커패시턴스와 1k의 병렬 조합의 크기는 270이다.
따라서 전류 분할을 이용하면,
그러므로 CP 계산이 정확하다.
이 분석에서 차동 VOUT을 높이기 위해서는, 풀업 인덕터를 이용해 CP와 CLOAD의 병렬 조합을 공진시켜야 한다는 것을 알 수 있다. 이 인덕터의 값을 다음과 같이 계산할 수 있다.
그러므로 L = 130nH이다. 가장 근접한 표준 값은 120nH이다.
최종 회로 및 결과값
그림 1에서는:
197MHz의 출력 주파수를 달성하고 VTUNE이 튜닝 범위의 중간에 근접하도록 L3을 튜닝했다. 이 값이 100nH으로 나타났다.
C1 = C4 = 1000pF
C2 = C3 = 330pF
Z = L4 = L5 =120nH
R3 = R4 = open
결과값
VCC = 3V, Idc = 2mA, VTUNE = 1.4V
출력 주파수 = 197MHz
차동 출력 전압 = 860mVRMS = 2400mVP-P
주의: 다른 애플리케이션에서 위에서 언급한 것과 다른 차동 프로브를 이용한다면, 공진을 발생시키는 L값 조차 달라질 것이다. 위 공식 1에서의 CLOAD를 사용하고자 하는 차동 프로브의 입력 커패시턴스 값으로 바꾸고 L을 다시 계산한다. 마찬가지로 MAX2607을 이용해 LVDS 버퍼를 구동할 경우에는 CLOAD를 버퍼의 입력 커패시턴스로 바꾸고 나서 L을 다시 계산한다.
결론
MAX2607 EV 킷을 수정하여 차동 출력 전압 진폭을 높였다. 수동 풀업 대신 인덕티브 풀업을 이용해 보드 기생전류 및 프로브 입력 커패시턴스를 공진시켰다. 이 새로운 애플리케이션은 스펙트럼 분석기에서 차동 프로브로 측정했을 때 2400mVP-P 차동 VOUT을 제공한다.