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업계 유일의 완전 프로그래밍 가능한 멀티스테이트, 아날로그 및 디지털 VGA
프로그래밍 가능한 멀티스테이트 IF/RF 아날로그 및 디지털 VGA
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Note to Editor:
- MAX2065는 2.5G, 3G, 4G 무선 인프라 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 완전 통합 IF/RF 가변 이득 증폭기 (VGA)이다.
- MAX2065는 Maxim 고유의 SiGe BiCMOS 공정 성능 및 집적 성능을 이용하여 5개의 개별적인 회로 기능을 통합하고 있다. 이러한 높은 집적도로 MAX2065는 업계 유일의 완전 프로그래밍 가능한 멀티스테이트, 아날로그 및 디지털 VGA를 구현한다.
- MAX2065는 GSM/EDGE, CDMA, WCDMA, LTE, WiMAX 기지국 송신기 및 수신기에 사용되는 인프라급 "고속" 자동 이득 제어(AGC) 회로를 위한 이상적인 VGA이다.
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SUNNYVALE, CA—2008년 6월 19일—Maxim Integrated Products (PINK OTC MARKETS: MXIM) (맥심인터그레이티드프로덕트)는 업계 유일의 완전 프로그래밍 가능한 멀티스테이트, 아날로그 및 디지털 IF/RF 가변 이득 증폭기 (VGA) MAX2065를 출시했다. 제어가 간편한 이 단일 소자는 VGA 성능과 부품 통합의 전례 없는 결합을 제공한다. MAX2065는 50MHz ~ 1000MHz에서 동작하면서 4가지 사용자 정의된 감쇄 상태에 대한 “매우 빠른” 이득 선택, 25ns 고속 디지털 스위칭, 매우 낮은 디지털 VGA 진폭 오버슛/언더슛을 제공한다. 이 소자는 GSM/EDGE, CDMA, WCDMA, LTE, WiMAX™ 애플리케이션을 포함하여 모든 2.5G/3G/4G 무선 인프라 트랜시버에 사용되는 “고속” 자동 이득 제어 (AGC) 회로를 위한 이상적인 선택이다.
과제: AGC 회로의 수많은 부품을 단일 IC에 통합
성능을 유지 또는 향상시키면서 비용을 줄여야 하는 압력은 2.5G, 3G, 4G 무선 인프라 애플리케이션에도 계속되고 있다. 설계자는 부품 수와 보드 크기, 설계 복잡성을 동시에 줄여주는 보다 경제적인 솔루션을 끊임없이 찾고 있다. 송신기와 수신기 라인업에 일반적으로 사용되는 이득 트리밍과 AGC 회로는 아날로그 전압 가변 감쇄기, 디지털 스텝 감쇄기, RF/IF 증폭기 및 관련 아날로그/디지털 제어 회로를 포함하여 수많은 부품으로 구성된다. 또한 대부분의 아날로그 전압 가변 감쇄기는 선형 제어 곡선을 감쇄기의 지수 제어 응답으로 변환하는 복잡한 회로를 필요로 한다.
MAX2065는 이러한 많은 부품과 성능 요구를 해결하기 위해 5개의 개별 회로 기능을 통합하고 있다. MAX2065는 선형 제어되는 31dB 전압 가변 감쇄기, 31dB 디지털 스텝 감쇄기, 22dB 이득 드라이버 증폭기, 온 칩 8비트 제어 DAC 및 SPI™ 호환 인터페이스를 통합한 최초 소자이다. 이 밖에도 MAX2065의 제어 기능은 대부분의 무선 인프라 수신기에 들어가는 고속 AGC 회로를 지원하도록 맞춤화 되어 있다.
애플리케이션 적용 범위를 넓혀주는 탁월한 성능
MAX2065는 50MHz ~ 1000MHz 주파수 범위 내에서 동작하는 50Ω 시스템에 직접 인터페이싱하는 IF 또는 RF 범용 VGA로 사용할 수 있다. 3개의 독립적인 RF 단(아날로그 감쇄기, 디지털 감쇄기, 증폭기)은 각각 자체적인 RF 입력과 RF 출력을 가지고 있기 때문에 MAX2065는 잡음 지수(캐스케이드 내에서 제일 먼저 구성되는 증폭기) 또는 선형성(맨 마지막에 구성되는 증폭기)을 최적화하도록 구성하거나 이 2개의 파라미터 간의 절충(두 번째로 구성되는 증폭기)을 제공하도록 구성할 수 있다.
일반적인 구성(아날로그 감쇄기 → 디지털 감쇄기 → 드라이버 증폭기)에서 캐스케이드는 62dB의 전체 이득 범위, 19.4dB의 최대 이득 및 불과 6.5dB의 잡음 지수를 갖는다. 캐스케이드된 선형성 또한 +42dBm OIP3, +63dBm OIP2, +19dBm의 OP1dB 성능과 같은 우수한 특성을 갖는다. 수신기 애플리케이션에서 이러한 탁월한 선형성은 강한 블로커 신호에 대한 수신기 내성을 직접적으로 높여준다. 2차 및 3차 고조파 왜곡 (HD2 및 HD3) 성분은 각각 -67dBc 및 -83dBc로 제한된다. 이러한 성능은 인접한 고조파의 필터링 요구사항을 낮추어 주므로 더 간편하고 더 경제적인 필터 설계가 가능하다.
이 칩은 탁월한 동적 범위, 잡음 지수 및 선형 성능으로 기존의 셀룰러 인프라, WiMAX/LTE, 고정 광대역 무선 액세스, 군사용 시스템 및 케이블 모뎀 종단 시스템을 포함하여 다양한 수신기 및 송신기 애플리케이션에 광범위하게 사용할 수 있다.
전례 없는 통합으로 고유한 장점을 제공하여 유연성이 높고 사용이 간편
MAX2065는 개별 소자에 비해 RF 설계자에게 높은 유연성과 간편한 사용을 제공하도록 설계되었다. 위에서 언급했듯이 5개의 개별적인 회로 기능을 통합함으로써 MAX2065는 다음과 같은 주요 장점을 제공한다.
장점 1: SPI 호환 인터페이스로 I/O 감소
MAX2065의 SPI/MICROWIRE™ 호환 인터페이스는 경쟁 VGA 회로에 비해 I/O 핀 수를 4배까지 줄여준다. 이 3-wire 인터페이스는 온 칩 8비트 DAC를 통해 5비트 디지털 감쇄기뿐 아니라 아날로그 감쇄기를 제어하는 데 사용할 수 있다. 이 밖에도 사용자는 SPI 인터페이스를 이용하여 소자의 “매우 빠른” 이득 제어 모드(아래에 설명)에서 사용되는 최대 4개의 사용자 조정 가능한 디지털 감쇄기 상태를 프로그래밍할 수 있다.
장점 2: 온 칩 8비트 제어 DAC를 통해 아날로그 감쇄기를 간편하게 직접 디지털 제어
아날로그 감쇄 제어를 위한 전용 8비트 DAC는 업계 최초 제품이다. 이 온 칩 제어 DAC를 통해 사용자는 간단한 SPI 명령을 사용하여 아날로그 감쇄를 0.12dB씩 증가시켜 간편하게 조정할 수 있다. 이러한 기능을 통합하고 있어 소자는 별도의 제어 DAC와 기준 전압이 필요 없을 뿐 아니라 전체 설계를 간소화한다. 또 PCB 상에 라우팅하기 위해 추가적인 SPI 주변기기를 프로그래밍하거나 아날로그 제어 라인을 추가해야 할 필요가 전혀 없다.
이 온 칩 DAC는 외부 아날로그 제어 전압을 사용할 필요가 없지만 추가 감쇄 분해능이 필요하거나 이득 트리밍/AGC 제어 루프가 아날로그 전용일 때 사용자는 옵션으로 DAC를 디스에이블하여 외부 아날로그 전압 제어를 사용할 수 있다.
장점 3: 낮은 진폭 오버슛/언더슛과 매우 빠른 디지털 VGA 스위칭 성능으로 광대역 시스템을 위한 고속 AGC 회로 구현
무선 인프라 수신기에서 고속 AGC 회로는 간헐적인 하이 레벨 블로커에서 발생하는 원하지 않는 간섭으로부터 보호하기 위해 많이 사용된다. 고속 스위칭 VGA는 블로커 신호를 빠르게 감쇄시켜 수신기 체인의 ADC에서 오버드라이브 상태가 발생하지 않도록 하므로 이러한 AGC 회로에 들어가는 핵심적인 부품이다. MAX2065는 이러한 고속 AGC 애플리케이션을 위해 특별히 설계되었으며 소자의 많은 기능들은 소자의 고속 디지털 감쇄기 스위칭 성능을 이용하도록 최적화되어 있다.
MAX2065의 핵심 설계 목표 중 하나는 감쇄 천이 동안 나타나는 진폭의 오버슛/언더슛 양을 제한하는 것이었다. 모든 디지털 감쇄기는 소자가 하나의 감쇄 상태로부터 다른 감쇄 상태로 안정화됨에 따라 무한한 양의 진폭 오버슛/언더슛을 보여준다. 과도한 오버슛/언더슛은 스펙트럼 "스플래터"를 발생시켜 EVM (전송 모드) 및 감도 (수신 모드) 저하를 초래한다. 이러한 한계 때문에 WCDMA, cdma2000®, WiMAX, LTE와 같은 대부분의 광대역 시스템은 지금까지 아날로그 전용 VGA 회로를 사용해왔다.
MAX2065는 단 40ns만에 진폭 오버슛/언더슛을 임의 두 감쇄 상태 간에 0.05dB로 제한하므로 이제 설계자는 거의 모든 광대역 시스템을 위한 동적 애플리케이션에 소자의 디지털 감쇄기를 자유롭게 사용할 수 있다.
장점 4: 추가 병렬 제어 버스로 고속 AGC 회로의 성능을 저하시킬 수 있는 SPI 버스 프로그래밍 지연 방지
이러한 고속 스위칭 성능을 이용할 수 있도록 MAX2065는 추가 5비트, 병렬 제어 인터페이스를 제공한다. 이와 같이 5비트 버스에 직접 액세스함으로써 사용자는 SPI 인터페이스와 관련된 모든 프로그래밍 지연을 피할 수 있다.
모든 SPI 버스의 한계 중 하나는 명령을 각 주변기기에 클로킹할 수 있는 속도이다. 그러나 5비트 병렬 인터페이스에 대한 직접 액세스가 제공되므로 사용자는 주요한 고속 AGC 애플리케이션에서 필요 시 어느 디지털 감쇄 상태에서나 빠르게 시프트할 수 있다.
장점 5: 매우 빠른, 사전 프로그래밍된 감쇄기 제어 핀으로 I/O 감소
MAX2065는 4개의 사전 프로그래밍된 감쇄 단계 간에 "매우 빠른" 이득 선택을 할 수 있는 추가 기능을 제공한다. 위에서 설명한 추가 5비트 버스와 함께 이 매우 빠른 이득 선택은 SPI 버스를 이용하는 소자의 재프로그래밍과 관련된 지연을 발생시키지 않으면서 사용자가 4개의 사용자 정의된 디지털 감쇄 상태 중 어느 상태에나 빠르게 액세스할 수 있게 해준다.
스위칭 속도는 추가 5비트 병렬 버스를 사용할 때 얻는 속도와 거의 비슷하다. 그러나 디지털 감쇄기 I/O는 매우 빠른 이득 선택 기능을 사용하므로 원하는 상태의 수에 따라 5배 또는 2.5배 (5개 제어 비트 대비 각각 1 또는 2) 만큼 더욱 단축된다. STATE_A 핀(1개 제어 비트)만 토글링하여 2개의 사전 프로그래밍된 감쇄 상태를 얻을 수 있으며, STATE_A와 STATE_B 핀을 모두 함께 토글링하면 (2개 제어 비트) 4개의 사전 프로그래밍된 감쇄 상태를 얻을 수 있다.
일례로 수신기 라인업 내의 이득 불일치를 제거하기 위해 AGC 애플리케이션에 스태틱 감쇄 조정이 필요하다고 가정해 보자. 또한 원하지 않는 블로커 신호는 수신기에 과부하를 일으켜 ADC 오버드라이브 상태를 발생시킬 수 있으므로 원하지 않는 블로커 신호를 동적으로 감쇄 시키는 데 이 동일한 AGC 회로가 필요할 수 있다. 이러한 경우 MAX2065는 (SPI 버스를 통해) 스태틱 이득 트리밍 조정을 위한 하나의 상태와 원하지 않는 블로커 상태를 처리하기 위한 다른 상태의 2개의 사용자 정의된 감쇄 상태로 사전 프로그래밍된다. 따라서 사용자는 단 하나의 I/O 핀으로 STATE_A 제어 비트를 토글링하기만 하면 스태틱과 동적 감쇄 설정 사이를 빠르게 스위칭할 수 있다.
원하는 경우 사용자는 STATE_B 제어 비트를 2차 I/O 핀으로 사용하여 2개의 추가적인 감쇄 상태를 프로그래밍할 수 있다. 이러한 추가 감쇄 설정은 서로 다른 동작 주파수를 위해 여러 개의 스태틱 이득 설정이 필요하거나 다양한 무선 표준에 의해 정의되는 서로 다른 블로커 레벨을 위해 여러 개의 동적 감쇄 설정이 필요한 소프트웨어로 정의되는 무선 애플리케이션에 유용하다.
장점 6: 소비 전력 대비 성능 최적화
MAX2065는 선형 성능과 전력 소비 간에 최적화하는 두 가지 방법을 제공한다. 첫째, 소자는 5V 또는 3.3V 전원 전압으로 동작한다. 3.3V 전원을 사용하면 전력 소비는 3배 감소한다. 전력 소비는 크게 줄지만 OIP3 선형 성능은 4.5dB만 감소한다. 둘째, MAX2065는 5V 저전류 모드에서 동작할 수 있으며, 이때 전력 소비는 1.7배 감소하고 OIP3 성능은 2dB 감소한다. 설계자는 이 두 옵션을 사용하여 전력, 성능, 운영비 간에 최적화할 수 있다.
장점 7: 부품 수와 비용 감소
MAX2065는 SiGe BiCMOS 공정을 이용하여 위에서 언급한 5개의 개별적인 회로 기능을 초소형 단일칩에 통합하고 있다. 개별 회로로 구성되는 경쟁 제품에 비해 MAX2065는 1/3 공간에 5배 더 많은 기능을 제공한다. 이러한 비용 및 공간 절감은 트랜시버 가격과 밀도 문제가 중요한 차세대 무선 인프라 설계를 가능하게 한다.
MAX2065는 40-TQFN 무연 패키지로 제공된다. 핀 호환 디지털 전용 (MAX2066) 및 아날로그 전용 (MAX2067) 버전도 구입 가능하다. 자세한 내용은 korea.maxim-ic.com/MAX2065-VGA에서 확인할 수 있다.
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