基于MAX2106芯片简介及应用电路的的设计论文.doc

课课 程程 设设 计计 题目题目 基于基于 MAX2106MAX2106 芯片简介及应用芯片简介及应用 目 录 1 MAX2106 芯片简介芯片简介 2 2 MAX2106 芯片封装与引脚功能芯片封装与引脚功能 3 2 1 芯片封装芯片封装 3 2 2 引脚功能表引脚功能表 3 2 3 封装信息图封装信息图 5 3 MAX2106 内部结构与工作原理内部结构与工作原理 7 4 MAX2106 的主要电气特性的主要电气特性 8 4 1 直流电电源特性直流电电源特性 8 4 2 交流电电源特性交流电电源特性 9 4 3 绝对最大额定值绝对最大额定值 12 5 5 MAX2106 应用电路的设应用电路的设 计计 13 13 6 总结总结 13 参考文献参考文献 14 基于基于 MAX2106 芯片简介及应用电路的设计芯片简介及应用电路的设计 摘摘 要要 简要介绍了 MAX2106 芯片的功能 内部结构及引脚排列 MAX2106 是低成本 直接 变频调谐集成电路芯片 应用于数字式直接卫星广播 DBS 电视接收机顶箱部件 与 MAX2104 相比 具有更大的系统功能 芯片集成了具有增益调节的低噪声放大器 LNA I 下变频混合器 低通滤波器 本机振荡 LO 90 度移相缓冲网络和锁相 环 PLL 该芯片内的本机振荡器只需外部变抗器电平调节箱调谐本机振荡 使其输出 驱动内部正交发生器 其内部集成缓冲放大器驱动芯片电路 MAX2106 主要应用于美国决策支持系统顶端接收器 欧洲 DVB 适应体系 单元基地 电台 内部无线回路 宽带系统 LMDS 专业接收器 微小卫星终端 VSAT 微波链 路等高端技术场合 关键字 宽带 I Q 下变频器 I 下变频混合器 积层陶磁电容器 预定标器 充电泵 Abstract It briefly introduced the MAX2106 function internal structure and pin array The MAX2106 low cost direct conversion tuner IC is designed for use in digital direct broadcast satellite DBS television set top box units and is a pin for pin upgrade for the MAX2104 The MAX2106 directly tunes L band signals to base band using a broadband I Q down converter The IC includes a low noise amplifier LNA with gain control I and Q down converting mixers low pass filters with gain and frequency control a local oscillator LO buffer with a 90 quadrature network and a charge pump based phase locked loop PLL for frequency control The MAX2106 has an on chip LO requiring only an external varactor tuned LC tank for operation The LO s output drives the internal quadrature agenerator and has a buffer amplifier to drive off chip circuitry The MAX2106 is mostly apply for U S DSS Set Top Receivers European DVB Compliant Systems Cellular Base Stations Wireless Local Loop Broadband Systems LMDS Professional Receivers VSAT Microwave Links and so on Keywords Broadband I Q Down converter I and Q down converting mixers Ceramic chip capacitor Prescaler Charge pump 1 1 MAX2106 芯片简介芯片简介 MAX2106 是低成本 直接变频调谐集成电路芯片 应用于数字式直接卫星广播 DBS 电视接收机顶箱部件 是 MAX2104 的更新 性能价格比高 MAX2106 直接调 谐于基带信号 它是一个宽带 I Q 下变频器 工作在 925MHZ 2175MHZ 频段 该芯片集 成了具有增益调节的低噪声放大器 LNA I 下变频混合器 低通滤波器 本机振荡 LO 90 度移相缓冲网络和锁相环 PLL MAX2106 芯片内的本机振荡器只需外部变 抗器电平调节箱调谐本机振荡 使其输出驱动内部正交发生器 其内部集成缓冲放大器驱 动芯片电路 MAX2106 芯片主要特征包括 1 MAX2106 由 MAX2104 辅助设计软件升级更新 两个外电路电阻阻值的大小变化可对输入噪声进行置换处理 2 可经济的解决数字卫星 广播系统直接下变频 3 可对集成最小元件高电平进行计算 4 1MBaud 45MBaud 的工作频率 5 可选本地振荡缓冲放大器 6 5V 单一工作电源 7 925MHz 2175MHz 输入频率范围 8 芯片内集成求积分发生器 双系数预定标器 32 33 9 芯片内集成晶体振荡放大器 10 PLL 锁相环增益控制电荷泵 11 输入电平 25dbm 68dbm 每载波 12 50db 增益控制范围 13 在 1550MHZ 波段内噪声系数为 10 2DB 14 三阶互调截点 iip3 11 5DB 15 基 带偏移校正自动装置 MAX2106 优于 MAX2104 功能 1 在 1550MHZ 频段上改善前端获得 10 2dB 的低 噪声系数 NF 2 在 1550mhz 频段上有较高的输入三阶互调截点 iip3 3 减少对 下变频器工作的干扰 4 可使用外合成器 图 2 1 MAX2106 引脚封装形式 2 2 MAX2106MAX2106 芯片封装与引脚功能芯片封装与引脚功能 芯片封装芯片封装MAX2106 采用 TQFP 48 引脚双列直插式封装形式 如图 2 1 所 示 引脚功能表引脚功能表 表 2 2MAX2106 引脚功能表 引脚引脚 端序号端序号 符号符号 功能简要说明功能简要说明 1 6 1 9 29 39 45 VCC VCC 激励电源输入端 每引脚连接一个 5V 5 低 噪声的电源 VCC 靠近接地的引脚端连接一个旁路的积层 陶磁电容器 2 CFLT 外部旁路靠近地面的管脚端均连一个0 1uF的积层陶磁 电容器到地提供内部偏移 3 XTL 倒相输入到晶体振荡器 电路负载规格请查阅晶体管 制造商提供的资料 4 XTL 不倒相输入到晶体振荡器 电路负载规格请查阅晶体 管制造商提供的资料 5 9 10 16 40 41 46 GND 接地端 每一个插脚均与固定接地端连接在一起 同 时使用多路vias以减少可能存在或发生的自感应 7 RFIN 射频倒相输入 旁路射频输入接 47pF 的电容同时串 联一个 75 电阻到地 8 RFIN 射频不倒相输入 75 的源极与一个 47pF 的积层陶 磁电容器连接 11 QDC 基带偏移校正 从 QDC 到 QDC pin 12 连接一个 0 22 F 的积层陶磁电容器 12 QDC 基带偏移校正 从 QDC 到QDC pin 11 连接一个 0 22 F的积层陶磁电容器 13 IDC 基带偏移校正 从 IDC 到 IDC pin 14 连接一个 0 22 F 的积层陶磁电容器 14 IDC 基带偏移校正 从IDC 到 IDC pin 13 连接一个 0 22 F的积层陶磁电容器 15 LOBUFSEL 本机振荡器缓冲放大器选择 接地并选择 V32 33预定 标器的输出功率 把VCC与DIV1连接在一起 选择 DIV2 本地振荡器缓冲区输出 17 RFOUT当 INSEL 为低时 缓冲放大器射频启用输出 18 CPG1 充电泵增益选择 高阻抗数字输入 充电泵输出功率 换算工具 查看直流电电特性以提供可用增益设置 20 XTLOUT缓冲放大器晶体振荡器输出功率 21 CPG2 充电泵增益选择 高阻抗数字输入 充电泵输出功率 换算工具 查看直流电电特性以提供可用增益设置 22 GC1 为射频前端提供增益调节输入 高阻抗模拟输入 其 输入范围从 1V 到 4V 查看交流电电特性以提供传递 函数 23 GC2 为基带信号提供增益调节输入 高阻抗模拟输入 其 输入范围从 1V到 4V 查看交流电电特性以提供传递函数 续 表 MAX2106 引脚功能表 引脚引脚 端序号端序号 符号符号功能简要说明功能简要说明 24 INSEL 环路模式启动 高阻抗数字输入 低驱动到 启动射频输入缓冲放大器和禁止本地振荡器变频器 高驱动使调谐器工作正常 25 FLCLK 基带滤波器截止校准 连接一个 摆动 比率 限制 时钟脉冲源 查看交流电电特性以提供传递函 数 26 RFBAND 射频输入波段选择输入 高驱动启动1680 MHz到 2175 MHz频带 保持不连接启动 1180 MHz 到 1680 MHz 频带 接地启动 925 MHz到 1180 MHz 频带 27 QOUT 基带正交输出功率 接倒相输入的高速传动 自动控制 28 QOUT 基带正交输出功率 接不倒相输入的高速传动 自动控制 30 IOUT 基带同相输出功率 接倒相输入的高速传动自 动控制 31 IOUT 基带同相输出功率 接不倒相输入的高速传动 自动控制 32 LODIVSEL 本地振荡器缓冲放大器分频器系数输入 高驱 动到启动分频电路本地振荡器缓冲区输出 接地到 启动分频电路缓冲区输出 33 MOD PECL系数控制 A PECL控制在MOD 双重系 数预定标器的32分频以上 A PECL逻辑低分频系数 为33 用于连接驱动差动PECL 信号与MOD pin 34 34 MOD PECL 系数控制 PECL 控制在 MOD 双重 系数预定标器的 32 分频以下 PECL 逻辑高分频 系数为 33 用于连接驱动差动 PECL 信号 与 MOD pin 34 35 PLLIN PECL 锁相环路输入 用于连接驱动 PECL 差 动信号与锁相环输入端 pin 36 36 PLLIN PECL 锁相环路输入 用于连接 PECL 差动信 号与锁相环输入端 pin 35 37 LOBUF FPSOUT LOBUFSEL GND PECL 预定标器的输出端 差动输出端的双重系数预定标器 用于连接 psout 需要与PECL兼容的终端 LOBUFSEL VCC 50 本地振荡器缓冲放大器不倒 相输出端 38 LOBUF TPSOUT LOBUFSEL GND 预定标器的输出端 差动 输出端的双重系数预定标器 用于连接psout 需 要与PECL兼容的终端 42 TANK 本地振荡器储能电路振荡输入 接外部电平调 节储能电路同变容二极管调谐 43 VRLO 本地振荡器内部调节器 带有一个1000pF的积 层陶磁电容器的接地旁路 44 TANK 本地振荡器储能电路振荡输入 接外部电平调 节储能电路同变容二极管调谐 47 FB反馈输入循环滤波器 48 CP电压激励输出端 外部充电泵晶体管控制 图2 2系数控制系统定时机构图 封封装信息图装信息图 图 2 3 数据表封装 一 图2 3数据表封装图 二 注意 注意 1 全部的尺寸和公差与美国国家标准协会 Y14 5 1982 相符 2 基准面位于模子分离线与引线重合之处 即引线退出塑性体对准的底部分离线上 3 尺寸 D1 与 E1 不包括模子的暴露面 容许的模子封装 D1 与 E1 的尺寸均以 0 25 毫米标示 4 顶端封装要小于底部封装 0 15 毫米 5 尺寸 b 不包括 dambar 暴露面 容许 dambar 暴露 0 08 毫米 总尺寸为超过尺寸 b 材料要求的最大尺 寸 6 全部尺寸均以毫米标示 7 划线部分遵照电子设备工程联合协会出版 95 注册 MS 026 ABA HD 方案 8 引线从共面内部的 0 08 毫米处引出 9 压料垫陈列在共面底部封装内 2MILS 0 05 毫米 处 10 X Y 尺寸应用于衬垫 EP 模型暴露面 查看产品数据表以确定封装是否使用暴露衬垫封装 11 图中标记仅供封装定位参考 12 图中螺纹线的外观仅供参考 表 1 1 芯片封装信息表 部件 温度范 围 引脚封 装 MAX2106UCM 0 C 85 C 48 TQFP EP MAX2106UCM 0 C 85 C 48 TQFP EP EP Exposed paddle 双列直插式 Denotes lead free package 表示无铅包装 3 3 内部结构与工作原理 内部结构与工作原理 MAX2106 内部结构框图如上图 3 1 所示 芯片内部主要由低噪声放大器 LNA I 下变频混合器 低通滤波器 本机振荡 LO 90 度移相缓冲网络和锁相环 PLL 组 成 该芯片内的本机振荡器只需外部变抗器电平调节箱调谐本机振荡 使其输出 驱动内部正交发生器 其内部集成缓冲放大器驱动芯片电路 图 3 1MAX2106 内部结构框图 MAX2106MAX2106 的主要电气特性的主要电气特性 直流电电源特性 直流电电源特性 VCC 4 75V to 5 25V VFB 2 4V CIOUT CQOUT 10pF FLCLK 2MHz RFIN unconnected RIOUT RQOUT 10k VLOBUFSEL 0 5V VRFBAND VINSEL VCPG1 VCPG2 2 4V VPLLIN VMOD 1 3V VPLLIN VMOD 1 1V TA 25 C 注 以上均为标定值 基准电源VCC 5V 除非另作说明 超出最大额定值可能会永 久性损坏设备 但除操作部分的技术要求特别指出外 设备的可超额定值与函数运算值在 其它任何地方都将标明 标明绝对最大额定值对设备的使用期限及偏差设备的可靠性起到 很好的保护作用 表表4 14 1 直流电电源特性表直流电电源特性表 参数参数 符符 号号 条件条件 最最 小小 值值 额额 定定 值值 最最 大大 值值 单单 位位 工作电压 V c c 4 75 5 25 工作电流 I c c 1 95 2 75 m A 基准数字输入基准数字输入 INSEL CPG1 CPG2 LOBUFSEL LODIVSEL 输入高电平 V i h 2 4 输入低电平 V il 0 5 输入电流 I i n 15 1 0 u A 射频输入电流 200 2 00 u A 波动比率限制数字输入波动比率限制数字输入 fLCLK fLCLK 脉冲输入高电平 1 85 脉冲输入低电平 1 45 脉冲输入电流 Note1 RSOURCE 50k VFLCLK 1 65V 1 1 u A 差动数字输入差动数字输入 MOD MOD MOD MOD PLLIN PLLIN PLLIN PLLIN 共模输入电压 V c m i 1 08 1 2 1 32 输入低电平参考Vcmi 100 m V 输入高电平参考Vcmi 100 m V 输入电流 Note1 5 5 u A 差动数字输出差动数字输出 LO LO BUF PSOUT BUF PSOUT LOBUF PSOUT LOBUF PSOUT 共模输出电压 V c m o 2 16 2 4 2 64 输出低电平 Note2 参考Vcmo LOBUFSEL 0 5V 150 m V 续表 续表 直流电电源特性表直流电电源特性表 参参 数数 符符 号号 条件条件 最小最小 值值 额额 定值定值 最大最大 值值 单单 位位 差动数字输出差动数字输出 LO BUF PSOUT LOBUF PSOUT 输 出高电 平 Note2 参考Vcmo LOBUFSEL 0 5V 150 mV 测 量于 FB中 的充电 泵输出 高功率 VCPG1 0 5V VCPG2 0 5V 0 080 10 12 4 24 2 交流电电源特性 交流电电源特性 集成电路用射频单端输入交流电源对地产生75 电阻 VCC 4 75V 5 25V VIOUT VQOUT 0 59Vp p CIOUT CQOUT 10pF LCLK 2MHz RIOUT RQOUT 10k VLOBUFSEL 0 5V VRFBAND VINSEL VCPG1 VCPG2 2 4V VPLLIN VMOD 1 3V VPLLIN VMOD 1 1V TA 25 C 除非另作说明 一般参考VCC 5V 表表4 24 2 交交流电电源特性表流电电源特性表 参数参数符号符号条件条件 最最 小值小值 额定额定 值值 最大最大 值值 单位单位 射频前端射频前端 射频输 入频率 F RFIN 由正交增益和相位错误测试推出 925 MHz VGC1 VGC2 4V min gain 入功率 基带电平 0 59Vp p 单一的 载波VGC1 VGC2 1V max gain 25 2175 dB m F LO 75MHz 10 5 F LO 1550MHz 11 5 PRFIN 25dBm 每音 频 F LO 950MHz 10 5 F LO 175MHz 29 F LO 550MHz 26 射频输 入三阶互调 截点 Note 3 IP3RFIN PRFIN 65dBm 每音 频 F LO 950MHz 30 dB m 参数参数符号符号条件条件 最最 小小 值值 额额 定定 值值 最最 大大 值值 单位单位 射频前端射频前端 射频 输入二阶 互调截点 Note 2 IP2RFIN PRFIN 25dBm每音频 F LO 950MHz 17 dB m 输出 功率1dB 压缩点 Note 5 P1dBOUT PRFIN 40dBm 内部滤波器信号带宽 2 dB V 续续 表 交表 交流电电源特性表流电电源特性表 PRFIN 65dBm 10 2 dB噪声 系数NF FRFIN 50MHz VGC1 1V VGC2 校准 0 59Vp p基 带电平PRFIN 25dBm 44 8 dB F RFIN 925MHz ZSOURCE 75 13dB 射频 输入回波 损耗 Note 6 F RFIN 2175MHz ZSOURCE 75 14dB 本地 振荡器衰 减 Note 7 Average level of VIOUT VQOUT 32 dB 32 dB 本地 振荡器半 次谐波衰 减 Not 8 Average level of VIOUT VQOUT dB 41 5 dB 本地 振荡器耗 散功率 Notes 6 9 测量于RFIN 中 66 dB m 射频输出端口射频输出端口 loopthrough loopthrough f 925MHz 0 5 f 1550MHz 1 0 射频 输入对射 频输出增 益 Note 0 f 2175MHz 2 0 dB f 925MHz 9 f 1550MHz 7 射频输出 三阶互 调截点 Note 3 f 2175MHz 5 dB m f 925MHz 12 5 f 1550MHz 11 射频 输出噪声 系数 f 2175MHz 11 dB 射频 输出回波 损耗 Notes 6 10 925MHz f 50 4 4 3 3 绝对最大额定值绝对最大额定值 1 VCC to GND 0 3V to 7V 2 所有引脚到地 0 3V to VCC 0 3V 3 RFIN to RFIN TANK to TANK IDC to IDC QDC to QDC 2V 4 IOUT QOUT to GND短接持续时间 10s 5 LOBUF PSOUT LOBUF PSOUT 短接持续时间 10s 直流 任何管脚除了 VCC or GND 20mA 持续功率损耗 TA 70 C 48 管脚TQFP EP 在 70 C以上降低额定值 27mW C 1 5W 工作温度 0 C to 85 C 10 结点温度 150 C 11 存放温度范围 65 C to 150 C 12 引线温度 焊接 10s 300 C 5 5 MAX2106 应用电路的设计应用电路的设计 基于 MAX2106 数字卫星广播系统应用电路 略 6 6 总结总结 两周的课程设计终于完成了 看到