基于MAX2106芯片简介及应用电路的的设计论文.docx

课 程 设 计 题目 基于MAX2106 芯片简介及应用 目 录1MAX2106芯片简介22MAX2106芯片封装与引脚功能321 芯片封装322 引脚功能表323 封装信息图53. MAX2106内部结构与工作原理74. MAX2106的主要电气特性841 直流电电源特性842 交流电电源特性943 绝对最大额定值125MAX2106应用电路的设计136 总结13参考文献14基于MAX2106芯片简介及应用电路的设计摘 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AbstractIt 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 LOs 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-pump1MAX2106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2MAX2106芯片封装与引脚功能 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。. 引脚功能表表2.2MAX2106引脚功能表引脚端序号符号功能简要说明1，6，19，29，39，45VCCVCC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。2CFLT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。3XTL-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。4XTL+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。5，9，10，16，40，41，46GND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。7RFIN-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。8RFIN+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。11QDC-基带偏移校正。 从 QDC- 到QDC+ (pin 12)连接一个0.22F的积层陶磁电容器。12QDC+基带偏移校正。 从 QDC- 到QDC+ (pin 11)连接一个0.22F的积层陶磁电容器。13IDC-基带偏移校正。 从IDC+ 到 IDC- (pin 14)连接一个0.22F的积层陶磁电容器。14IDC+基带偏移校正。 从IDC+ 到 IDC- (pin 13)连接一个0.22F的积层陶磁电容器。15LOBUFSEL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。17RFOUT当 INSEL为低时,缓冲放大器射频启用输出。18CPG1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。20XTLOUT缓冲放大器晶体振荡器输出功率。21CPG2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。22GC1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。23GC2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引脚功能表引脚端序号符号功能简要说明24INSEL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.25FLCLK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。26RFBAND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。27QOUT-基带正交输出功率。 接倒相输入的高速传动自动控制。28QOUT+基带正交输出功率，接不倒相输入的高速传动自动控制。30IOUT-基带同相输出功率，接倒相输入的高速传动自动控制。31IOUT+基带同相输出功率，接不倒相输入的高速传动自动控制。32LODIVSEL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。33MOD-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)。34MOD+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)。35PLLIN+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) 。36PLLIN-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)。37LOBUF+/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。38LOBUF-/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。42TANK-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。43VRLO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。44TANK+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。47FB反馈输入循环滤波器。48CP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：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，ABAHD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MAX2106UCM0C - +85C48 TQFP-EP*MAX2106UCM+0C - +85C48 TQFP-EP*EP = Exposed paddle. 双列直插式+ Denotes lead-free package.表示无铅包装。 3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MAX2106的主要电气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 = +25C（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4.1 直流电电源特性表参数符号条件最小值额定值最大值单位工作电压Vcc4.755.25V工作电流Icc195275mA基准数字输入(INSEL, CPG1, CPG2, LOBUFSEL, LODIVSEL)输入高电平Vih2.4V输入低电平Vil0.5V输入电流Iin-1510uA射频输入电流-200200uA波动比率限制数字输入(fLCLK)脉冲输入高电平1.85V脉冲输入低电平1.45V脉冲输入电流(Note1)RSOURCE = 50k, VFLCLK = 1.65V-11uA差动数字输入 (MOD+, MOD-, PLLIN+, PLLIN-)共模输入电压Vcmi1.081.21.32V输入低电平参考Vcmi-100mV输入高电平参考Vcmi-100mV输入电流(Note1)-55uA差动数字输出(LO BUF+/PSOUT+, LOBUF-/PSOUT)共模输出电压Vcmo2.162.42.64V输出低电平(Note2)参考VcmoLOBUFSEL = 0.5V-150mV续表：直流电电源特性表参数符号条件最小值额定值最大值单位差动数字输出(LO BUF+/PSOUT+, LOBUF-/PSOUT)输出高电平(Note2)参考VcmoLOBUFSEL=0.5V150mV测量于FB中的充电泵输出高功率VCPG1=0.5V, VCPG2=0.5V0.080.10.124.2 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 = +25C, 除非另作说明，一般参考VCC = +5V.)表4.2 交流电电源特性表参数符号条件最小值额定值最大值单位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9252175MHz入功率基带电平0.59Vp-p单一的载波VGC1 = VGC2 =+4V(min gain)-25dB-mVGC1=VGC2= +1V (max gain)射频输入三阶互调截点 (Note 3)IP3RFIN_PRFIN_= -25dBm/每音频F LO= 75MHz10.5dB-mF LO=1550MHz11.5F LO = 950MHz10.5PRFIN_= -65dBm/每音频F LO= 175MHz-29F LO= 550MHz-26F LO = 950MHz30参数符号条件最小值额定值最大值单位射频前端射频输入二阶互调截点 (Note 2)IP2RFIN_PRFIN_ = -25dBm每音频F LO = 950MHz17dB-m输出功率1dB压缩点 (Note 5)P1dBOUTPRFIN_ = -40dBm,内部滤波器信号带宽2dB-V噪声系数NFFRFIN_=50MHz,VGC1=1V,VGC2=校准 0.59Vp-p基带电平PRFIN_= -65dBm10.2dBPRFIN_= -25dBm44.8dB射频输入回波损耗(Note 6)F RFIN_ = 925MHz,ZSOURCE = 7513dBF RFIN_ = 2175MHz,ZSOURCE = 7514dB本地振荡器衰减(Note 7)Average level of VIOUT_, VQOUT_ 32 dB32dB本地振荡器半次谐波衰减(Not 8)Average level of VIOUT_, VQOUT_ dB41.5dB本地振荡器耗散功率(Notes 6 ,9)测量于RFIN+ 中-66dB-m射频输出端口(loopthrough)射频输入对射频输出增益(Note 0)f = 925MHz0.5dBf = 1550MHz1.0f = 2175MHz2.0射频输出三阶互调截点 (Note 3)f = 925MHz9dB-mf = 1550MHz7f = 2175MHz5射频输出噪声系数f = 925MHz12.5dBf = 1550MHz11f = 2175MHz11射频输出回波损耗 (Notes 6,10)925MHz f 50.43 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 = +70C)()48-管脚TQFP-EP (在 +70C以上降低额定值 27mW/C) .1.5W()工作温度.0C to +85C(10)结点温度.+150C(11)存放温度范围.-65C to +150C(12)引线温度(焊接, 10s) .+300C5 MAX2106应用电路的设计基于MAX2106数字卫星广播系统应用电路（略）。6. 总结 两周的课程设计终于完成了，看到自己辛辛苦苦做出来的成果心里感到无比的欣慰。给我印象最深的是在