Design Bild 3: Schematisches Schaltbild des auf dem Chip befindlichen Referenz-Dämpfungsgliedes Bild 4: Schematische Schaltung des externen OpAmps flachen Frequenzgang über eine große Bandbreite zu erzielen, ist es wichtig, eine gute 50-Ohm- Anpassung zwischen dem VVA und dem ZF-Verstärker einzuhalten. Viele VVAs und ZF- Verstärker leiden unter schlechtem SWR, wenn ihre Dämpfung verändert wird, da die ohmschen Werte des Dämpfungsgliedes dann nicht länger der optimalen Eingangs-Impedanz entsprechen. Um diesem Problem zu begegnen, verfügt der MC346MS8G über eine integrierte Referenzschaltung, die in Verbindung mit einem außerhalb des Chips liegenden Operationsverstärkers das Dämpfungsglied automatisch auf optimale Impedanz justiert, ohne dass sich der Dämpfungswert ändert. Schaltungsbeschreibung des HMC346MS8G VVA Der HMC346MS8G besteht im wesentlichen aus drei Sektionen (siehe Bild 2), zwei davon auf dem Chip und eine außerhalb. Die beiden auf dem Chip befindlichen Sektionen sind das HF-Dämpfungsglied (RF attenuator Section I) und das Referenz- Dämpfungsglied (Section II). Das HF-Dämpfungsglied wird zur Abschwächung des HF- Signals eingesetzt, während das Referenz-Dämpfungsglied, in Verbindung mit der außerhalb des Chips liegenden Kontroll- Schaltung (Section III) dazu dient, einen optimalen Impedanzpunkt festzulegen. Darüber hinaus ermöglicht die Kontrollschaltung ein einfaches Interface zum VVA mit nur einer Leitung. Sektion 1: RF Attenuator Das HF-Dämpfungsglied basiert auf einer traditionellen ohm´schen „T“-Topologie, wo die FETs als Serien- und Shunt- Widerstände verwendet werden. Das Schaltbild in Bild 2 ist vereinfacht und zeigt nicht alle Schaltungsdetails. 50-Ohm- Widerstände liegen parallel zu den Serien-FETs, um die Anpassung bei den höheren Dämpfungen zu verbessern. Dieser Widerstand ist erforderlich, da bei den hohen Dämpfungswerten die Serien-FETs im wesentlichen völlig offen (oder kapazitiv) sind, während die Shunt-FETs im weitgehend Kurzschlüsse oder sehr kleine Widerstände nach Masse darstellen. Sektion II: Internal Reference Circuit Die Schaltung in Bild 2 benötigt zwei Steuerleitungen, um die optimale 50-Ohm-Anpassung am Eingang und am Ausgang über den vollen Dämpfungsbereich zu erhalten. Die Erhaltung dieser 50-Ohm-Anpassung erfordert eine spezifische komplementäre Beziehung zwischen V1 und V2. Die On-chip-Referenzschaltung wird in Verbindung mit der externen OpAmp- Schaltung dazu verwendet, die Spannung V2 zu ermitteln und so einzustellen, dass eine 50-Ohm- Anpassung eingehalten wird. Das Referenz-Dämpfungsglied hat die gleiche „T“-Topologie wie das HF-Dämpfungsglied, mit der Ausnahme, dass die Widerstände parallel zu den FETs 500 Ohm statt 50 Ohm haben. Die charakteristische Impedanz des Referenz-Dämpfungsgliedes beträgt 500 Ohm. Dieses 10:1-Verhältnis ermöglicht es der externen Impedanz-Schaltung, simultan die Impedanz beider Dämpfungsglieder einzustellen. Wenn zum Beispiel 0 V am Serien- FET im HF-Dämpfungsglied angelegt werden, beträgt die Kanal-Impedanz 7,7 Ohm, was 77 Ohm entspricht, wenn die gleiche Spannung am Serien- FET im HF-Dämpfungsglied liegt. Die Off-chip-Impedanz- Kontrollschaltung justiert die Spannung V2 kontinuierlich, so dass die charakteristische Impedanz von 500 Ohm am Eingang des Referenz-Dämpfungsgliedes sich nicht ändert. Wegen des 10:1-Verhältnisses hält das HF-Dämpfungsglied seine 50 Ohm ein. Sektion III: Off-chip Impedance Control Circuit Das Referenz-Dämpfungsglied, das mit der externen OpAmp- Schaltung zusammenarbeitet, ermöglicht Spannungssteuerung der HF-Dämpfung sowie Überwachung der Rückflussdämpfung des HF-Dämpfungsgliedes. Der externe OpAmp in Bild 4 bildet einen Regelkreis mit dem Referenz-Dämpfungsglied und stellt die Steuerspannung V2 so ein, dass die Impedanz, die man beim Blick in Port I sieht, immer 500 Ohm beträgt, und zwar für jeden beliebigen Wert von V1. Nähere Details zur Funktion der Schaltung sowie Messdiagramme sind der genannten Product Note von Hittite zu entnehmen, in der auch ein geeignetes Evaluation Board vorgestellt wird. Am Schluss wird das wichtige Thema „Ripple und Rauschen auf der Steuerleitung und seine Auswirkungen“ ausführlich behandelt. ■ Hittite Microwave Corporation www.hittite.com 10 hf-praxis 9/2014
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