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業界唯一のフルプログラマブル、マルチステート、アナログ/ディジタルVGA
プログラマブル、マルチステート、IF/RFアナログおよびディジタルVGA
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編集者の方へ：
- MAX2065は2.5G、3G、および4Gの無線インフラアプリケーション専用に設計された高集積IF/RF可変利得アンプ(VGA)です。
- このデバイスは、マキシム独自のSiGe BiCMOSプロセスの性能および集積化能力を利用し、5つの異なる回路機能を統合します。この高い集積度によって、MAX2065は業界唯一のフルプログラマブル、マルチステート、アナログおよびディジタルVGAとなります。
- MAX2065はGSM/EDGE、CDMA、WCDMA、LTE、およびWiMAX基地局の送信機および受信機に見られるインフラストラクチャ級の「高速追従」自動利得制御(AGC)回路用VGAに最適です。
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カリフォルニア州サニーベール—2008年6月19日—マキシム・インテグレーテッド・プロダクツ(PINK OTC MARKETS：MXIM)は、業界唯一のフルプログラマブル、マルチステート、アナログおよびディジタルIF/RF可変利得アンプ(VGA)のMAX2065を発表しました。この制御が容易な単一デバイスは、VGAの性能および部品の集積化という優れた組み合わせを提供します。MAX2065は50MHz～1000MHzで動作し、4つのカスタム減衰状態用の独自の「超高速」利得選択、高速25nsディジタル切替え、および低ディジタルVGA振幅のオーバーシュート/アンダーシュートを提供します。この製品は、GSM/EDGE、CDMA、WCDMA、LTE、およびWiMAX™アプリケーションなどのすべての2.5G/3G/4Gの無線インフラのトランシーバに見られる「高速追従」AGC (自動利得制御)回路に最適な選択肢となります。
課題：AGC回路の多数の部品を単一ICに凝縮
2.5G、3G、および4Gの無線インフラアプリケーションでは、性能の維持もしくは改善と同時に、コスト削減に対するプレッシャーが継続的に存在しており、設計者は、コスト効率を上げ、同時に部品点数を減らし、ボードサイズを縮小し、設計を簡素化するソリューションを常に模索しています。送信機および受信機の両ラインアップで常用されるゲイントリムおよびAGC回路は、アナログ電圧可変減衰器、ディジタルステップ減衰器、RF/IFアンプ、および関連するアナログ/ディジタル制御回路など多くの部品が通常必要となります。また、ほとんどのアナログ電圧可変減衰器は、リニア制御曲線を減衰器の指数関数的な制御応答に変換する複雑な回路が必要となります。
MAX2065は、これほど多くの部品と性能が必要となることについては、5つの異なる回路機能を先例のないレベルで集積化することによって解決しています。この製品はリニア制御の31dB電圧可変減衰器、31dBのディジタルステップ減衰器、利得22dBのドライバアンプ、8ビット制御DAC、およびSPI™対応インタフェースを集積化した初のデバイスとなります。加えて、MAX2065の制御機能は、ほとんどの無線インフラの受信機で見られる高速追従AGC回路をサポートするためにカスタム化されています。
アプリケーションの可能性を広げる優れた性能
MAX2065はIFまたはRFいずれかの多目的VGAとして利用でき、50MHz～1000MHzの周波数範囲内で動作する50Ωシステムと直接インタフェース可能です。3つの独立したRF段(アナログアッテネータ、ディジタルアッテネータ、およびアンプ)のそれぞれは独自のRF入力およびRF出力を備えているため、MAX2065は雑音指数(カスケード内でアンプを先に設定)またはリニアリティ(アンプの設定を最後)のいずれかを最適化する構成、または2つのパラメータの妥協点(アンプを2番目に設定)を提供する構成が可能です。
通常の構成(アナログアッテネータ → ディジタルアッテネータ → ドライバアンプ)では、カスケードは最大利得19.4dB、雑音指数わずか6.5dBの62dBの総合利得範囲を提供します。カスケードされたリニアリティはOIP3が+42dBm、OIP2が+63dBm、およびOP1dBが+19dBmと同様に優れた性能となります。受信機アプリケーションでは、この優れたリニアリティはそのまま受信機の強い妨害信号に対する耐性を向上させます。2次および3次高調波歪み(HD2およびHD3)成分も、それぞれ-67dBcおよび-83dBcに制限されます。この性能によって近接高調波のフィルタ要件を緩和し、よりシンプルでコスト効率の高いフィルタ設計が実現します。
このチップの優れたダイナミックレンジ、雑音指数、およびリニアリティ性能によって、この製品は従来の携帯電話インフラ、WiMAX/LTE、固定ブロードバンドワイヤレスアクセス、軍用システム、およびケーブルモデム端末システムなどさまざまな受信機および送信機アプリケーションでの使用に最適なソリューションとなります。
先例のない集積度が独自の機能セットを提供し、柔軟性/使いやすさが向上
MAX2065は、ディスクリートによる競合デバイスよりも高い柔軟性および使い勝手の良さをRF設計者に提供できるような製品定義となっています。上記の5つの異なる回路機能を集積化したことによって、MAX2065は次のような利点を提供します。
利点1：SPI対応インタフェースでI/O端子を削減
MAX2065のSPI/MICROWIRE™対応のインタフェースによって、I/O (入力/出力)の端子数が同様な構成のVGA回路と比べ4分の1となります。この3線式インタフェースを使用して、5ビットのディジタルアッテネータおよびアナログアッテネータ(内蔵の8ビットDACを使用)を制御することができます。また、SPIインタフェースによって、デバイスの「超高速」利得制御モード(下記参照)で使用される最大4つのカスタム化可能なディジタルアッテネータの状態をユーザは事前設定することができます。
利点2：内蔵8ビット制御のDACによるアナログアッテネータのシンプルでダイレクトなディジタル制御
アナログ減衰制御専用の8ビットDACは、業界初となります。この制御DACを内蔵することによって、ユーザは簡単なSPIコマンドによって0.12dBステップでアナログ減衰を容易に調節することができます。この機能を内蔵することによって、デバイスは個別の制御DACおよび電圧リファレンスが不要となるだけでなく、全体の設計も簡素化します。追加のSPI周辺回路のプログラムは必要なく、PCB (プリント基板)上に追加のアナログ制御線の配線も不要となります。
この内蔵DACは外部のアナログ制御電圧が不要ですが、追加の減衰分解能が必要な場合やゲイントリム/AGC制御ループがアナログのみの場合、ユーザはDACをディセーブルし、外部のアナログ電圧制御を使用するオプションが残されています。
利点3：低振幅オーバーシュート/アンダーシュートの超高速ディジタルVGA切替え機能によって、広帯域システム向け高速追従AGC回路が可能に
無線インフラの受信機では、高レベル妨害波の望まない干渉から保護するために高速追従AGC回路がよく使われます。これらのAGC回路では、妨害波信号を高速に減衰させるため、高速スイッチングのVGAが重要な部品となり、レシーバチェーンのADCがオーバードライブ状態になることを防止します。MAX2065は特にこの高速追従AGCアプリケーション用に設計されており、デバイスの機能の多くは高速ディジタルアッテネータの切替え機能を十分に引き出すように最適化されています。
MAX2065の重要な設計目標の1つには、減衰遷移中に見られる振幅オーバーシュート/アンダーシュートの度合いを制限することがあります。すべてのディジタルアッテネータでは、デバイスが1つの減衰状態から次の状態へ安定する際に振幅オーバーシュート/アンダーシュートの度合いが限られています。過度のオーバーシュート/アンダーシュートはスペクトラムの「拡散」につながり、EVM (送信モード)および感度(受信機モード)の劣化となります。これらの制限のため、WCDMA、cdma2000®、WiMAX、およびLTEなどのほとんどの広帯域システムでは、これまでアナログ専用のVGA回路を導入していました。
MAX2065の振幅オーバーシュート/アンダーシュートを、経過時間がわずか40nsの2つの減衰状態間で0.05dBに制限することによって、設計者はデバイスのディジタルアッテネータを実質的にすべての広帯域システムのダイナミックアプリケーションで自由に使用することができます。
利点4：追加のパラレル制御バスが、高速追従AGC回路を妨害する可能性のあるSPIバスのプログラミング遅延を回避
この高速切替え機能を十分に活用するために、MAX2065は追加の5ビット、パラレル制御インタフェースを提供します。この5ビットのバスに直接アクセスすることによって、ユーザはSPIインタフェースの使用によるプログラミング遅延を回避することができます。SPIバスの限界の1つは、コマンドが各周辺デバイスにクロック入力され得る速度です。5ビットのパラレルインタフェースに直接アクセスすることによって、ユーザは重要な高速追従AGCアプリケーションのどのディジタル減衰状態でも必要に応じて素早く移動することができます。
利点5：高速切替、事前設定された減衰器の制御端子でI/Oを削減
MAX2065は追加機能として、4つの事前設定された減衰ステップの中から「高速切替」の利得選択を行うことができます。上述の追加5ビットバスと同様に、この高速切替の利得選択によって、ユーザはSPIバスでデバイスを再設定することによる遅延を起こすことなく、4つのカスタム化されたディジタル減衰状態のいずれにも素早くアクセスすることができます。
切替え速度は、追加の5ビットパラレルバスを使用して実現されるものに匹敵します。しかし、ディジタルアッテネータのI/Oは、高速利得切替選択機能を採用することで、必要な状態数によって5分の1または5分の2 (5制御ビットに対してそれぞれ1または2)にさらに削減されます。STATE_A端子(1制御ビット)をトグルすると、2つの事前設定された減衰状態を提供し、STATE_AおよびSTATE_Bの両端子(2制御ビット)を同時にトグルすると4つの事前設定された減衰状態が可能となります。
一例として、AGCアプリケーションが、受信機のラインナップ内での利得のばらつきを調整する必要があると仮定します。受信機の感度を乱し、ADCをオーバードライブ状態にすることがある望まない妨害波信号をダイナミックに減衰させるには、同じAGC回路が必要になることもあります。この例では、MAX2065は(SPIバスを通して) 2つのカスタム減衰状態で事前設定されますが、一方の状態は固定利得トリム調整に対応するため、もう一方の状態は望まない妨害波状態に対抗するためのものです。STATE_A制御ビットのみをトグルすることによって、ユーザは固定とダイナミック減衰設定の間をわずか1つのI/Oピンで高速に切替えることができます。
また、必要であれば、ユーザはSTATE_B制御ビットを2番目のI/O端子として使用することによって、2つの追加減衰状態も設定することができます。これらの追加減衰設定は、複数の固定利得設定が、異なる動作周波数に対応させるために必要となる、または複数のダイナミック減衰設定が、異なる妨害波レベル(複数の無線規格で定義されている通り)に対応させるために必要となるソフトウェア定義の無線アプリケーションに役立ちます。
利点6：消費電力と性能のトレードオフを最適化する能力
MAX2065は、リニアリティ性能を消費電力の低減とトレードオフする2つの方法を提供します。まず、デバイスは5Vまたは3.3Vのいずれかの電源電圧で動作します。3.3Vの電源を使用することによって、消費電力は3分の1となります。消費電力の大きな節約になりますが、OIP3のリニアリティ性能の劣化はわずか4.5dBです。2つ目に、MAX2065は5Vの低電流モードで動作させると、17分の10に消費電力を削減し、OIP3性能は2dBの低下となります。これらの両オプションによって、設計者は電力、性能、およびコスト間のトレードオフを最適化することができます。
利点7：部品点数の削減とコスト節約
SiGe BiCMOSプロセスを採用することによって、MAX2065は上に挙げた5つのユニークな回路機能を1つの小型モノリシックデバイスに集積化しています。同等のディスクリート回路を組み合わせたものと比較すると、MAX2065は3分の1のスペースで5倍の機能を提供することになります。このコストおよびスペースの節約によって、トランシーバの価格および密度の問題が重大となる次世代の無線インフラの設計が可能となります。
MAX2065は鉛フリー、40ピンTQFNパッケージで提供され、参考価格は$7.48 (1,000個以上、FOB USA)となっています。ピン互換のディジタル専用(MAX2066)およびアナログ専用(MAX2067)バージョンも入手可能です。詳しくはhttp://japan.maxim-ic.com/MAX2065-VGAをご覧ください。
マキシム･インテグレーテッド･プロダクツは、年間に20億ドルを超える高性能半導体製品を設計、製造、販売する株式公開企業です。マキシムは、顧客の製品に付加価値となる、革新的なアナログおよびミックスドシグナルのエンジニアリングソリューションの提供を使命として設立されて以来25年以上になります。今日まで、マキシムが開発した製品の数は5700以上に達し、産業機器、通信、民生、およびコンピューティングの各マーケットに製品を提供しています。詳細はjapan.maxim-ic.comをご覧ください。
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