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애플리케이션 노트 902

WCDMA에 적합한 190MHz IF의 MAX2309/MAX2312

개요: 이 보고서는 IF가 190MHz인 WCDMA 시스템에서 MAX2309를 사용하기 위한 애플리케이션 데이터를 제공한다. MAX2309는 110dB 이득 제어 범위를 제공하며, 2.7V에서 작동한다. 28-TSSOP 패키지에 내장된 MAX2312는 28핀 QFN 패키지와 비교된다. 이득 제어 데이터, IIP3 데이터 및 위상 잡음 데이터가 주어지고 복조기 위상 오프셋과 진폭 데이터가 표시된다. IF VGA 입력 임피던스는 테스트 구성과 함께 제시되어 있다.

추가 정보: 이 보고서는 190MHz IF에서 WCDMA 수신 경로 애플리케이션에서 MAX2309를 사용하기 위한 애플리케이션 데이터를제공한다.

MAX2309에 대한 일반사항

MAX2309는 CDMA 및 WCDMA 셀룰러 폰 핸드셋용으로 설계된 IF 직교 복조기이다. 신호 경로는 가변 이득 증폭기(VGA)와I/Q 복조기로 구성되어 있다. 이들 장치의 +2.7V에서 작동, VCO 및 PLL 신시사이저 내장, 가변 이득 범위가 110dB에이르며 IF 입력 다이내믹 레인지(35dB 이득에서 -33dBm IIP3, -5dB 이득에서 +1.7dBm IIP3)가 높은것이 특징이다.

MAX2309는 MAX2310 계열 단일 IF 및 이중 IF 복조기의 일부로 28 QFN (5mm x 5mm) 패키지에 내장되어 있고, 28-TSSOP 패키지에 들어 있는 이전 제품인 MAX2312와 동일한 다이를 사용한다. 베이스밴드, RF 및 IF 성능은두 패키지 간에 동일하게 측정되었다.

MAX2309/2312 IF LO 신시사이저의 기준 및 RF 분주기는 3-wire 직렬 버스를 통해 완전히 프로그래밍하여, 공통기준 및 IF 주파수를 이용한 시스템 아키텍처를 가능하게 한다. 차동 베이스밴드 I 및 Q 출력은 협대역 및 광대역 CDMA 시스템에 적합한 충분한 대역폭을 지니고 있고, 2.75V의 공급 전압과 함께 2.5Vp-p까지 출력 레벨을 제공한다.

MAX2309와 MAX2312의 비교

MAX2309 및 MAX2312는 동일한 다이를 사용하기 때문에 작동 기능과 특성이 동일하다. 원래 TSSOP-28에서 28핀 QFN의 MAX2309로 기생소자 실장 변경은 면밀하게 시험되었고, VCO 동조 탱크, IF 입력 임피던스 또는 공통 모드 격리에 대한 결과적인 차이는 나타나지 않았다. 이 이유는 대체적으로 IF 입력 정합 부품과 VCO 탱크 부품의 실제 값이 리드프레임 및 본드 와이어 기생소자보다 훨씬 크기 때문이다. 관련 기생 리액턴스(도선당 대략 1nH/0.5pF)는 두 패키지 사이에서 사실상 변경되지 않고 최소한의 회로 충격을 지니고 있다. 패키지의 크기가 더욱 작기 때문에 보드 공간을 50%까지절감할 수 있다.

MAX2309 핀아웃

Figure 1. A 28-pin QFN, 5mm x 5mm.
그림 1. 28핀 QFN, 5mm x 5mm

MAX2309의 측정 성능

대부분의 측정은 MAX2312를 사용하여 실시되었다. MAX2309는 작성 당시 자체 EV 킷 보드가 없었기 때문에 핵심적인전기 작동 특성은 183.6MHz IF를 사용한 Maxim CDMA 기준 설계 V2.0에서 확인하였다. 시스템 문제점과 일정한 애플리케이션과 고유 파라미터를 조합하여 측정하였다.

표 1. 이득 측정
Pin (dBm) Vin_RMS (mV) Vagc (V) Differential
Vop-p (Q) (mV)
Gain (dB)
-5 397.63536 1.21400 50 -27.04
-10 223.60680 1.24900 50 -22.04
-15 125.74334 1.28800 50 -17.04
-20 70.71068 1.32800 50 -12.04
-25 39.76354 1.36800 50 -7.04
-30 22.36068 1.40000 50 -2.04
-35 12.57433 1.43600 50 2.96
-40 7.07107 1.47400 50 7.96
-45 3.97635 1.51200 50 12.96
-50 2.23607 1.55000 50 17.96
-55 1.25743 1.59100 50 22.96
-60 0.70711 1.64100 50 27.96
-70 0.22361 1.75200 50 37.96
-80 0.07071 1.86400 50 47.96
-90 0.02236 1.98300 50 57.96
-100 0.00707 2.10000 50 67.96

표 2. IIP3 측정
Pin/Tone (dBm) Pin Total (dBm) Vin_RMS (mV) Vagc (V) Differential
Vop-p (Q) (mV)
Gain (dB) IIP3 (dBm)
-15 -12.0 177.6172 1.246 50 -20.04 1.45
-30 -27.0 31.5853 1.355 50 -5.04 -2.6
-15 -12.0 177.6172 1.327 150 -10.50 -4.67
-30 -27.0 31.5853 1.43 150 4.50 -6.4
-60 -57 0.9988 1.684 150 34.5 -29.73
-15 -12 177.6172 1.348 200 -8 -5.75
-30 -27 31.5853 1.444 200 7 -7.08
-60 -57 0.9988 1.713 200 37 -32.08

Figure 2. MAX2312 voltage gain vs. VGC, constant Vo = 50mV p-p.
그림 2. MAX2312 전압 이득대 VGC, 일정 Vo = 50mV p-p

Figure 3. MAX2309/12 IIP3 vs. voltage gain.
그림 3. MAX2309/12 IIP3대 전압 이득

Figure 4. Phase noise vs. frequency offset.
그림 4. 위상 잡음대 주파수 오프셋

Figure 5. MAX2309/2312 VCO tank circuit and loop filter.
그림 5. MAX2309/2312 VCO 탱크 회로 및 루프 필터

베이스밴드 I 및 Q 출력 회로

MAX2309/2312는 차동 베이스밴드 I 및 Q 출력을 위해서 이미터 플로어 출력 버퍼를 갖춘 기존의 길버트 셀을 사용한다. 그림 6에는 Q8과 Q7에 의해 구동되는 차동 출력 핀용 OUTN 및 OUTP가 표시되어 있다. 또한 INN 및 INP는 가변이득 IF 증폭기에서 나온 내부 차동 입력이고 LON 및 LOP는 온칩 IF VCO에서 나온 내부 차동 국부 발진기 입력이라는것을 알 수 있다.

VCC가 대략 3.0VDC인 상태에서 Q7 및 Q8의 무 출력 전압은 3.1kΩ 컬렉터 부하(0.75V 강하 부근)을 통해250µA 바이어스 전류로 설정되고, Vbe 강하(0.7V 부근)와 합쳐진다.

출력 DC 소스 용량은 7mA ~ 10mA 부근에서 접지부에 단락되고, 싱크는 250µA에서 VCC에 인입되어야 한다. 각각의핀 출력 저항은 120Ω 부근에서 유지되어 대략 240Ω 차동 구동 임피던스를 발생시켜야 한다.

그림 6을 이용하여 다음 공차 데이터를 참고한다.

VOUT의 일반적인 값:

VCC = 2.85, 무부하 상태인 I 또는 Q 출력의 경우 1.35-VOUT DC 부근에서 측정해야 한다. 이는 대략 0.73V DC의 Q7/8Vbe와 더불어 3.1k 컬렉터 부하를 통과하는 0.77V의 VCC에서 강하되기 때문이다.

무부하 VOUT은 다음과 같이 변한다.

  • 25°C로 일정한 경우 전 프로세스 변화에서 +/-60mV
  • 공칭 프로세스가 주어질 경우 전 온도 범위에서 +/-90mV
  • 모든 온도 및 프로세스 변화에 걸쳐 +/-150mV (즉, 최악의 경우를 고려한 경계 "코너")

출력 250µA 전류 소스의 변화 (보다 적절한 표현으로 "싱크"라고함)

  • 25°C인 경우 전 프로세스 변화에서 204µA ~ 317µA
  • 공칭 프로세스가 주어질 경우, 전 온도 범위에서 168µA ~ 350µA
  • 모든 온도 및 프로세스 변화에 걸쳐서 138µA ~ 459µA (즉, 최악의 경우를 고려한 경계 "코너")
Figure 6. MAX2309/2312 baseband I-and-Q output circuit.
그림 6. MAX2309/2312 베이스밴드 I 및 Q 출력 회로

표 3. Flo = 190MHz를 이용한 I 및 Q 진폭 및 위상 불균형
Frequency (MHz) I-&-Q Phase Offset Phase (deg) I-&-Q Phase |?| from 90 deg (deg) I-&-Q Amplitude Imbalance (dB)
185.0 89.93 0.07 0.12
186.0 90.20 0.20 0.08
187.0 90.45 0.45 0.09
188.0 90.24 0.24 0.09
189.0 90.14 0.14 0.09
189.9 90.26 0.26 0.13
190.1 89.80 0.20 0.20
191.0 90.20 0.20 0.04
192.0 90.40 0.40 0.09
193.0 90.40 0.40 0.10
194.0 90.46 0.46 0.09
195.0 90.72 0.72 0.13

입력 임피던스 Zin의 근사 모델

IF VGA의 입력 임피던스의 경우, 임피던스가 높기 때문에 50Ω S-파라미터 테스트 세트로 측정하는데 어려움이 있다. 의도된 작동에서는 차동 입력을 통해 외부 병렬 저항기를 사용하여, 광대역 IF 정합을 형성한다. SAW 필터는 일반적으로 300Ω ~ 600Ω이다. 로우 및 중간 IF에 대한 등가 [Rpar || Cpar] 입력 네트워크는 실험에서 아래와 같은 근사 값을갖는 것으로 측정되었다.

표 4. 근사 값
IF Frequency (MHz) Rin Parallel (kΩ) Cin Parallel (pF)
85 2.02 0.45
90 2.09 0.42
95 2.08 0.44
100 2.00 0.42
105 2.10 0.42
110 1.98 0.42
115 2.10 0.39
120 2.01 0.42
125 1.98 0.39
130 1.95 0.40
135 1.91 0.39
140 2.00 0.41
145 1.95 0.38
150 2.02 0.40
155 2.01 0.38
160 2.03 0.38
165 1.97 0.39
170 1.85 0.39
175 2.06 0.39
180 2.02 0.41
185 1.93 0.40
190 1.95 0.38
195 1.93 0.42
200 1.95 0.40
205 1.88 0.41
210 1.99 0.39
215 1.92 0.41
220 1.98 0.42
225 1.93 0.41
230 1.82 0.40
235 1.95 0.40
240 1.79 0.42
245 1.83 0.42
250 1.81 0.42
255 1.78 0.42
260 1.85 0.41
265 1.89 0.43
270 1.84 0.42
275 1.78 0.42
280 1.84 0.44
285 1.84 0.43
290 1.76 0.42
295 1.72 0.44
300 1.89 0.43

측정 구성

Figure 7. MAX2309/MAX2312 gain measurement setup for WCDMA application.
그림 7. WCDMA 애플리케이션을 위한 MAX2309/MAX2312 이득 측정 구성

Figure 8. MAX2309/2312 IIP measurement setup for WCDMA application.
그림 8. WCDMA 애플리케이션을 위한 MAX2309/2312 IIP 측정 구성

Figure 9. MAX2309/2312 I-&-Q amplitude and phase imbalance measurement setup for WCDMA application.
그림 9. WCDMA 애플리케이션을 위한 MAX2309/2312 I 및 Q 진폭 및 위상불균형 측정 구성

그림 10. 190MHz IF의 자재 명세서(BOM)
Figure 10. Bill of Materials for 190MHz IF.
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(PDF, 12K)
그림 10. 190MHz IF의 자재 명세서 (BOM)


관련 부품  APP 902: Mar 08, 2004
MAX2309 VCO 및 합성기가 내장된 CDMA IF VGA 및 I/Q 복조기 전체 데이터 시트
(PDF, 208kB)
무료 샘플
MAX2312 VCO 및 합성기가 내장된 CDMA IF VGA 및 I/Q 복조기 전체 데이터 시트
(PDF, 260kB)

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