NOTA DE SOLICITUD 4852
El diseño de un AM / FM activos solución LNA antena con el LNA MAX2180
Por: Mateo Waight
Resumen: Este artículo es un diseño de referencia (DR) para un automóvil antena AM / FM activa. El RD presenta la flexibilidad de la antena activa MAX2180 amplificador de bajo ruido (LNA) y se muestra cómo establecer la ganancia de AM y FM y el punto de control automático de ataque. esquemas de la antena de uno y dos se detallan, incluidos los circuitos de entrada y de salida correspondiente.Con este diseño, junto con la hoja de datos y la evaluación del dispositivo (EV) Kit, una antena prototipo puede ser desarrollado para una amplia gama de requisitos de la antena activa.
Seminario Web: tecnología inalámbrica tutorial
Por:Tom Au-Yeung
Resumen: En este tutorial de la tecnología inalámbrica es una presentación en línea que analiza los componentes de base inalámbrica, tales como amplificadores de bajo ruido, amplificadores, mezcladores, osciladores controlados por tensión, moduladores, demoduladores, etc Estos componentes se utilizan como bloques de construcción en los receptores y transmisores inalámbricos.
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Introducción
Esta nota de aplicación presenta un diseño de referencia (DR) de una antena AM / FM del coche.Las características del diseño del MAX2180 , uno altamente integrado AM / FM con bajo nivel de ruido del amplificador ( LNA ) destinados para los módulos de antena activa. El LNA integra Maxim'sde control automático de ganancia de la tecnología, tanto en la señal de AM y FM con caminos ataque puntos ajustables del usuario. La ganancia máxima de la señal de AM y FM-caminos también es variable para adaptarse a una amplia gama de requisitos de cliente. La RD se detalle la flexibilidad y el rendimiento de esta solución integrada de automoción.
Información general
requisitos de automoción antena continuará presionando para menores, las soluciones más integradas, manteniendo el alto rendimiento esperado de los modernos con radio AM / FM. Algunas soluciones requieren un control automático de ganancia (AGC), mientras que otros utilizan LNAs fijo de ganancia al menor costo. Algunas soluciones proporcionan una tensión de alimentación regulada a la antena activa, pero la mayoría todavía operan fuera de la batería. Este desafío a la antena es como proveedores de soluciones para satisfacer la amplia gama de necesidades de la industria sin rediseñar constantemente soluciones discretas o el uso de costosos circuitos que aún requieren externa diodos PIN y los reguladores. Con recursos limitados y el espacio, la solución ideal para proveedores de la antena sería de alto rendimiento, bajo costo, sin embargo, IC flexible que fácilmente se reúne una serie de requisitos sin el reajuste, los cambios en la lista de materiales, y hace girar bordo.
A pocos proveedores que actualmente oferta integrada de AM / FM soluciones para antenas activas. Desafortunadamente requieren externa diodos PIN para proporcionar el AGC. Estas soluciones también requieren un suministro regulado o un pase externa del transistor cuando se opere fuera de la batería. Estos componentes externos agregar los costos y ampliar la huella de solución. Si AGC no es necesario, a continuación, los proveedores de soluciones generalmente utilizan dispositivos discretos al menor costo. El problema con diseños discretos es que cualquier cambio en el aumento requerido, tensión de alimentación, o la huella requiere un rediseño. Esto complica las oportunidades de cotización y requiere un diseño más recursos que siempre son escasos.
A pocos proveedores que actualmente oferta integrada de AM / FM soluciones para antenas activas. Desafortunadamente requieren externa diodos PIN para proporcionar el AGC. Estas soluciones también requieren un suministro regulado o un pase externa del transistor cuando se opere fuera de la batería. Estos componentes externos agregar los costos y ampliar la huella de solución. Si AGC no es necesario, a continuación, los proveedores de soluciones generalmente utilizan dispositivos discretos al menor costo. El problema con diseños discretos es que cualquier cambio en el aumento requerido, tensión de alimentación, o la huella requiere un rediseño. Esto complica las oportunidades de cotización y requiere un diseño más recursos que siempre son escasos.
Solución óptima de la antena y el MAX2180
Maxim Integrated Products desarrolló un AM / solución de antena de FM que integra todos los componentes activos y cumple con las exigentes requisitos de la antena del automóvil. La antena tiene un LNA MAX2180. El MAX2180 utiliza un interno de alta tensión CMOSproceso que integra tanto el AGC AM y FM, así como un alto voltaje el regulador en un pequeño 4mm x 4mm TQFP paquete. Este diseño elimina todos los diodos pin y el regulador externo o pasar el transistor durante el funcionamiento de la batería o un suministro regulado. El MAX2180 permite la AM y FM ganancia máxima, así como los puntos de ataque del AGC que deban modificarse. También incluye el monitoreo de la antena con un 15 mA de corriente dibujar durante una condición de falla.
Chip regulador de LNA en La opera desde 7V a 24V. Para proteger contra el daño termal, un sensor de temperatura integrado limita la temperatura máxima de la unión doblando de nuevo la corriente. Esto hace que el amplificador activo, con independencia de las condiciones ambientales.
La entrada de AM es de alta impedancia con una baja impedancia de salida, mientras que el amplificador de FM proporciona una entrada de 50Ω y una impedancia de salida. La máxima ganancia de AM se puede programar de 0 dB a -6 dB, variando una resistencia externa.La ganancia máxima de FM se puede variar de 5.8dB a 8.5dB para R1 = 0Ω. Para una figura de ruido mejorada, R1 debe ser 390Ω, lo que aumenta el rango de ganancia de hasta 10.0dB a 10.8dB. Ambos recorridos de la señal tiene 30 dB de ganancia mediante el control de gama patentada AGC circuitos Maxim. Además, los puntos de ataque del AGC se puede variar para aportar el máximo nivel de salida deseado para la unidad principal.
Diseñar con el MAX2180 se simplifica mediante el uso de los datos de la hoja de tablas para seleccionar la señal de ruta de las ganancias-y atacar los puntos necesarios AGC. Esta personalización / rango de valores permite un diseño para satisfacer múltiples necesidades sin respinning el tablero. Como se muestra en la Figura 1 , el MAX2180 ofrece una mayor integración de soluciones de la competencia, manteniendo la flexibilidad para cumplir con una serie de requisitos. Figura 2 muestra una aplicación esquemática de la antena es una solución única.
Figura 1. El MAX2180 solución altamente integrada (A) frente a la competencia de AM / FM soluciones de antena activa (B).
Figura 2. esquemático para una solución de una sola antena de aplicaciones cuenta con el MAX2180.
Ejemplo de
Nuestro ejemplo de prueba es una antena de baja ganancia para un automóvil pequeño. Esta aplicación necesita más ganancia, pero un corto de cable en un coche pequeño reduce la pérdida de la antena a la unidad principal, que tiene un nivel máximo de entrada selectiva de + 80dBμV para AM y 95 dBμV para FM.
AM : pin 1 = resistencia 0Ω para una ganancia de 6.5dB ( Tabla 1 ) y el pin 2 se pone en cortocircuito a tierra para un AGC de salida punto de ataque de la mañana del 79 dBμV ( Tabla 2 ).
FM : pin 10 se pone en cortocircuito a tierra para una ganancia de FM de 8.5dB ( Tabla 3 ) y el pin 12 = resistencia de 39kΩ a tierra por un punto de ataque del AGC de salida de FM de 94 dBμV ( Tabla 4 ).
Tabla 1. AM señal de la ruta de la ganancia
AM : pin 1 = resistencia 0Ω para una ganancia de 6.5dB ( Tabla 1 ) y el pin 2 se pone en cortocircuito a tierra para un AGC de salida punto de ataque de la mañana del 79 dBμV ( Tabla 2 ).
FM : pin 10 se pone en cortocircuito a tierra para una ganancia de FM de 8.5dB ( Tabla 3 ) y el pin 12 = resistencia de 39kΩ a tierra por un punto de ataque del AGC de salida de FM de 94 dBμV ( Tabla 4 ).
Tabla 1. AM señal de la ruta de la ganancia
Pin 1 (Ω)
aumento de AM (dB, típico)
aumento de AM (dB, típico)
0
6.5
6.5
22
5
5
68
2.5
180
0.5
0.5
330
-1
-1
Tabla 2. AM señal de la ruta de punto de ataque
Pin 2
salida AM ataque punto (dBμV, típico)
salida AM ataque punto (dBμV, típico)
Tierra
79
79
Abierto
83
83
V LDO
86
86
Cuadro 3. señal de FM camino ganancia
Pin 10
FM Ganancia (dB, típico, sin resistencia externa)
FM Ganancia (dB, típico; resistencia externa = 390Ω)
FM Ganancia (dB, típico, sin resistencia externa)
FM Ganancia (dB, típico; resistencia externa = 390Ω)
V LDO
8.5
10.8
8.5
10.8
Abierto
7.1
10.3
7.1
10.3
Tierra
5.8
10
5.8
10
Tabla 4. FM la señal de la ruta de punto de ataque
Pin 12 (kW)
salida de FM ataque punto (dBμV, típico)
salida de FM ataque punto (dBμV, típico)
0
104
104
10
100
100
18
96
96
27
95
95
39
94
94
47
93
93
56
92
92
68
90
90
Circuitos de entrada
Por una sola antena, el discriminador deberá reducir al mínimo la capacidad de entrada eficaz para no cargar la impedancia de entrada de AM-alto. En la frecuencia AM banda de la antena por lo general es de alta impedancia, por lo que cualquier capacitancia en derivación agregó atenuará la señal de AM. El circuito también debe proporcionar un buen partido para la entrada de FM de figura de ruido óptima y respuesta de frecuencia a la vez que rechaza la otra banda de las señales.
En la entrada de AM una FM "trampa" se utiliza para reducir al mínimo el nivel de la señal de FM en la entrada de AM. Para evitar la carga de la banda de FM, la trampa tiene una profundidad de 60dBc y un inductor 4.7μH se coloca entre la antena y la trampa. Para evitar FM a AM distorsión , un inductor de la serie en la entrada AM mejora la respuesta en la banda de FM. La sección de FM del diplexor coincide con una antena de 50Ω a la entrada de FM a la vez que atenuar la banda de AM en más de 90 dB. El número de inductores debe reducirse al mínimo, ya que cada componente añadido degrada la figura de ruido debido a la escasez de P.
-Soluciones de doble antena ( Figura 3 ) permiten simplificar la filtración y mejor FM poco a juego con menos componentes. Figura 3.solución de aplicación esquemática de doble antena de una cuenta con el MAX2180.
Figura 2. esquemático para una solución de doble antena Características de la aplicación del MAX2180.
En la entrada de AM una FM "trampa" se utiliza para reducir al mínimo el nivel de la señal de FM en la entrada de AM. Para evitar la carga de la banda de FM, la trampa tiene una profundidad de 60dBc y un inductor 4.7μH se coloca entre la antena y la trampa. Para evitar FM a AM distorsión , un inductor de la serie en la entrada AM mejora la respuesta en la banda de FM. La sección de FM del diplexor coincide con una antena de 50Ω a la entrada de FM a la vez que atenuar la banda de AM en más de 90 dB. El número de inductores debe reducirse al mínimo, ya que cada componente añadido degrada la figura de ruido debido a la escasez de P.
-Soluciones de doble antena ( Figura 3 ) permiten simplificar la filtración y mejor FM poco a juego con menos componentes. Figura 3.solución de aplicación esquemática de doble antena de una cuenta con el MAX2180.
Figura 2. esquemático para una solución de doble antena Características de la aplicación del MAX2180.
circuitos de salida
El circuito de salida debe combinar tanto la AM y FM salidas, mientras que la fuente de alimentación fantasma para el alto voltaje regulador integrado. Para ayudar a atenuar cualquier AM señales de llegar al regulador, la alimentación fantasma llega al regulador integrado a través de un inductor grande relacionada con el cargador AC-bloquearon la salida AM. La salida de AM se conecta al conector de salida a través de un segundo, pero más pequeño, el inductor que mantiene la salida de FM de distorsión de la etapa de salida AM. La salida de FM es AC-junto con un pequeño condensador de bloqueo para evitar que los productos IM2 (AB) de distorsión de la salida de mañana. Una trayectoria de la regeneración está también presente. La solución propuesta es una resistencia de 390Ω (R1) en serie con un condensador 2200pF (C1) para el ruido-figura un rendimiento óptimo. Una almohadilla después de la salida del condensador de bloqueo (C2) se puede utilizar para ajustar la ganancia total, según sea necesario. Un inductor pullup (L1) a la FMOUT se clasifica para la adaptación de impedancia y la ganancia. Un sencillo de R / C filtro (3.3Ω/10nF) entre la LDO de salida (V LDO ) mejora la figura de ruido de FM. Los pines FMBYP requieren bypass condensadores 100pF para proporcionar una gama AGC de 30 dB.
Consideraciones térmicas
El diseño del circuito de a bordo debe proporcionar una térmica de baja impedancia de la parte de la pared expuesta al chasis del módulo. Para apoyar este pines 20 a 23 puede ser conectado a tierra, lo que permite un plano de cobre sólido de la paleta expuesta hasta el punto de soldadura de chasis o el agujero del tornillo que pasa en estos pines ( Figura 4 ). La parte integra un sensor de temperatura que poco a poco disminuirá el consumo de corriente una vez que la muerte llega a una temperatura de 135 ° C. La parte operativa sigue siendo al mismo tiempo que protege contra el daño térmico.
Figura 4. placa de circuito impreso (PCB) muestra una solución de baja resistencia térmica.
Figura 4. placa de circuito impreso (PCB) muestra una solución de baja resistencia térmica.
Conclusión
El MAX2180 AM / FM Antena LNA combina todas las capacidades y características necesarias para diseñar un módulo de la antena del automóvil que cumpla con una serie de requisitos de alto rendimiento. Debido a la flexibilidad de la LNA, la antena puede ser modificado para la evolución de los requisitos de aplicación, sin un rediseño completo o costosos cambios de lista de materiales. soluciones sensibles a los costes puede utilizar el MAX2180 altamente integrado, reducir el número de componentes externos discretos, ahorrar espacio en el salón, sin dejar de cumplir hoy en día bajo nivel de ruido requerimientos de alta linealidad.
El recorrido de la señal de FM en este RD establece una OIP3 de 133 dBμV y OIP2 de 180 dBμV uno. Operación de una tensión de alimentación a 24V 7V es compatible con un rendimiento garantizado de 8V a 15V. El MAX2180 está disponible en 4 mm x 4 mm paquete TQFP y tiene una EDS calificación de ± 4 kV HBM. y EV kits de muestras están disponibles.
El recorrido de la señal de FM en este RD establece una OIP3 de 133 dBμV y OIP2 de 180 dBμV uno. Operación de una tensión de alimentación a 24V 7V es compatible con un rendimiento garantizado de 8V a 15V. El MAX2180 está disponible en 4 mm x 4 mm paquete TQFP y tiene una EDS calificación de ± 4 kV HBM. y EV kits de muestras están disponibles.
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