术语和定义

参考

对于相关的文件和软件，请访问：

//www.xmece.com/configurable-mixed-signal．

下载我们的免费GreenPak™设计器软件[1]打开.gp文件[2]并查看所提出的电路设计。使用GreenPAK开发工具[3]可以在几分钟内将设计冻结到您自己定制的IC中。yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供了一个完整的应用笔记[4]库，包括设计示例以及Dialog IC内的功能和模块的说明。

1. GreenPak Designer软件，《软件下载及用户指南》，Dialog Semiconductoryabo国际娱乐
2. AN-CM-300使用Dialog GreenPAK™自动放大器偏压控制，GreenPAK设计文件，对话框半导体yabo国际娱乐
3. GreenPAK开发工具,GreenPAK开发工具网页，对话框半导体yabo国际娱乐
4. GreenPAK应用笔记,GreenPAK应用笔记网页，Dialog半导体yabo国际娱乐
5. SLG46582V，数据表，Dialog Syabo国际娱乐emiconductor

作者：Cain-Forlaw Company Jon Ogden，Field Sales Engineer亚博全网

介绍

对话框的可配置混合信号GreenPAK当需要可配置和灵活的控制电路时，集成电路是一个理想的产品。这个应用程序笔记将详细说明使用GreenPAK自动设置放大器偏置电路。

背景的概念

通常要求将放大器操作在必要的低功率水平。这节省了电力消耗，降低了热量，增加了可靠性，等等。由于无线电链路不足，有时可能需要更高的功率水平。开发一个电路来处理他可能是复杂的，有多个外部组件。使用一个对话框GreenPAK集成电路，设计师可以很容易地使用单个组件提供所需的电压和控制电路，放大器以及提供有用的报警和监控功能。

此应用笔记假设900 MHz的操作，并将使用以下设备作为示例：

• GreenP正义与发展党：对话框SLG46582V [5］
• 放大器：迷你电路PHA-23LNB +
• LNA：迷你电路TSY-13LNB +
• 数字步衰减器：Skyworks sky12325-35-lf
• 探测器二极管：Skyworks SMS3923-079LF

的GreenP正义与发展党控制电路将提供两个偏置电压到phar - 23lnb +和控制输入信号衰减到放大器取决于接收信号的条件，也将选择性地使TSY-13LNB+ LNA具有旁路。电路原理图如图所示图1．

探测电路

在该示例中，肖特基检测器二极管用于测量在无线电的天线处接收的RF信号。该设计中使用的二极管是SMS3923-079LF的SMS3923-079LF。电路设计非常基本，可能会改善。RF在二极管的结轨上纠正。二极管的阳极侧的任何剩余的RF通过120PF电容分流到地面。在二极管的阴极侧上出现的任何DC将由560 NH电感器短路接地。在该示例中未使用示意图中的电阻R3。该电路设计的输出大约110 mV DC，输入约为0 dB。粗略实现的图片显示在图2．

从该电路的输出送入RSSI输入引脚GreenP正义与发展党我知道了。当RSSI引脚中的电压充分下降（在此示例中为50mV）时，GreenPAK将调整放大器的偏置点，并提高提供给放大器的功率以提高性能。当接收信号足够强时，将减少偏置点，从而节省功率。

对这个电路的改进包括在二极管上使用正向偏置来改善电压输出。更好、更干净的布局也会提高性能。此外，一个放大器可以用来增加电压输出水平。

功率放大器

选择来自迷你电路的PHA-23LN + MMIC放大器，因为它在两个电压水平下的增益和输出功率下具有非常好的性能：3 V和5 V.在3 V和72ma的放大器偏置为〜20 dB增益和p1db〜+19 dBm。在5 V时，放大器偏置为141.7 mA，增益约为21dB和P1DB〜+ 24 dBm。在这种设计中，PHA-23LN +放大器将以低功率模式和5V的3V偏置，高功率模式。将需要调节的5 V电源。

数字步进衰减器

在该示例中，数字步衰减器用于控制传送到放大器的RF功率的量。这可以用于真实世界的电路，或者可以使用微处理器来控制RF芯片组的输出。SkyWorks Sky12325-350LF是一个3位，7个DB数字步进衰减器。当所有3位处于逻辑低时，衰减器处于最大衰减。在逻辑高处，衰减器处于最小衰减。

低噪声放大器

来自Mini-Circuits的TSY-13LNB+是一种具有旁路和极低电流消耗的LNA。在2.7 V偏压下，放大器有大约1.4 dB NF, 14 dB增益，约7.7 mA的电流消耗。当偏置被去除时，放大器的旁路特性被启用，插入损耗最小(约-1.8 dB)。的GreenPAK偏置控制器IC具有LNA使能引脚，允许微处理器或其他控制装置，以使LNA切换功能如此所需的话。如果未启用这一点，则始终将绕过和旁路模式关闭LNA。

SLG46582V GreenPAK示意图

在内部，SLG46582V的原理图见图3．遵循对电路功能的说明。

IC电路功能

电压监控:电源电压必须大于4 V，以便电路切换电力状态。实现此功能，以便如果电池电压开始下降，电池供电的设计将节省剩余的电池电量。

温度监控:SLG46852具有机载温度传感器。如果设备的温度超过大约95℃，整个电路将完全关闭。一旦IC芯片足够冷却，温度故障将清除，ldo将重新启用在其正常的工作状态。SLG46582的引脚3已配置为允许监控温度故障状态。如果发生故障，此引脚将被设置为高。

短路保护:SLG46582中的稳压器具有短路/过电流检测功能。如果任一稳压器的输出电流上升到420 mA以上，或者在40 mA时输出电压下降到0.5 V以下，则设置故障条件，稳压器将完全关闭。对于LDO0，过电流信号直接馈送到调节器的使能引脚。对于LDO1，这个信号绑定到3位和门3- l1。IC的引脚1将反映任意一个LDO的LDO故障状态。正常运行时低，故障时高。

手术

Comparator0监控来自引脚2上的接收信号检测器电路的电压。如果这个电压低于50mv(这个电压可以在设计时根据检测器的设计和性能要求设置为任何合适的值)，然后比较器0被驱动到低输出。在比较器后面是一个500毫秒的延迟块，它将保持线高，除非导致探测器电压下降的褪色超过1/2秒。然后将比较器信号输入查找表，如果电源电压大于4v，则输出高电平。一旦查找表被推高，它就会将LDO0的操作从3v稳压器改为电源开关的操作，电源开关将为pha23ln +提供完整的5v电压。引脚10也将高，可以使用励磁电路作为标志，以增加功率。引脚19将被设置为高，以控制数字步进衰减器。此外，如果引脚6 (LNA使能)驱动高，LDO1将被启用，从而驱动并使TSY-13LNB+。一旦过了衰减条件，检测器电压足够高，Comparator0就会变高。3位查找表的输出将会降低。 LDO0 will be turned back to LDO mode at 3.5 V output and LOD1 will be turned off which will cause the TSY-13LNB+ to go into bypass mode. Three millisecond delay blocks have been added to the control lines for each LDO. In the case where the LNA is enabled, switching the operational state of both LDOs at the same time causes an issue where LDO0 does not regulate properly when switching from Power-Switch mode to regulator mode. The delay blocks ensure that LDO1 is always enabled and disabled while LDO0 is in PowerSwitch mode.

PIN描述

引脚1：LDO故障监视器。在正常运行中会很低。如果leds有过错，那将很高。具有故障的LDO将被禁用，直到清除故障状态。

引脚2:RSSI电压从检测器电路输入

引脚3:超温监视器- IC模温超过95℃时将会高，正常运行时将会低。如果模具温度超过95°C，两个ldo将完全失效，直到温度下降。

引脚4：手动高功率断言。将该引脚拉低将设置高，打开LNA（如果已启用）和将LDO0设置为电源开关模式和设置引脚10和19高电平的输出。

引脚5:电压监视器输入。它监控5v输入线，如果它低于4v，比较器1是低驱动导致高功率模式被禁用。这是为了在电池操作的电路中节省电池功率。

引脚6:LNA使能。如果该引脚设置高，LNA将在高功率操作时启用。

引脚7:Vdd -该引脚应该设置为电源电压- 5v(注意:SLG46582的最大Vdd为6v)。

8、9引脚:I2C接口的SCL和SDA引脚。IC的任何功能都可以通过I2C访问。此外，任何函数都可以在操作期间重新编程(例如，可以设置不同的RSSI阈值)。任何重编程将恢复到默认值时，IC是循环电源。

引脚10:HP使能-该引脚将设置高，如果高功率模式是使能的，没有温度故障和LDO故障。

引脚11,13：LDO0输出。连接到pha-23ln +

引脚12：LDO0输入 - 这应该设置为5 V VDD线路

引脚14、16:LDO1输出。连接到TSY-13LNB+

引脚15：LDO1输入 - 这应该设置为5 V VDD线路

销17：地面

引脚18:LNA使能/旁路-如果LNA使能并运行，且无温度或LDO故障，则设置高。如果LNA处于bypass模式，请设置为低电平

引脚19:DSA控制:在高功率模式设置为高，在正常工作模式设置为低

销20:地面

SLG46582V使设计人员能够完全控制其偏置电路，并使用最小数量的外部组件。这节省了设计师的董事会空间和成本。

电路的BOM如表1所示，以及制造商部件号和DIGI-Key部件号（可用）。

refdes.	价值	制造商	制造商零件号	Digi-Key部件号	数量
C1 c2 c3 c4	4.2μF	三星机械电子	cl05a425ko5lun. C	1276 - cl05a425ko5 LUNCTR-ND	4
C10，C15	措施μF	Johanson Dielectics Inc.	500年r07w102kv4t	709 - 1133 - 1和	2
C18	. 01μF	Johanson Dielectics Inc.	500r07w103kv4t.	709 - 1134 - 6 nd	1
C19.	1.2 pf	约翰逊技术公司。	500r07s1r2av4t.	712-1609-6-nd.	1
C20	120 pF	约翰逊技术公司。	501s42e121jv4e.	712-1523-2-nd.	1
C5，C6，C7，C8，C9，C11，C12，C13，C14，C17	0.1μF.	Johanson Dielectics Inc.	160年r07x104kv4t	709 - 1129 - 1和	10
D1	短信	Skyworks解决方案公司。	SMS3923-079LF.	863-1695-6-nd.	1
L1	3 nH	约翰逊技术公司。	l-07c3n0sv6t.	712-1457-6-nd.	1
L2	1嗯	约翰逊技术公司。	l-15f1r0jv4e.	l-15f1r0jv4end.	1
L3	1 NH.	约翰逊技术公司。	l-07w1n0cv4t.	L-07W1N0CV4 T-ND.	1
L4	0.68μH	约翰逊技术公司。	l-15fr68jv4e.	L-15FR68JV4END	1
L5	560年北半球	约翰逊技术公司。	L-15FR56JV4E	l-15fr56jv4end.	1
R1	432欧姆	KOA Speer Electronics, Inc. (VA)	RK73H1ETTP4320F	２０１９－ rk73h1ettp4. 320年fct-nd	1
R2	1.21 kohm.	KOA Speer Electronics, Inc. (VA)	rk73h1ettp1211f.	２０１９－ rk73h1ettp1. 211年fct-nd	1
R3	不会的地方	-			1
U1	SLG46852	yabo国际娱乐	SLG46582V		1
U2	sky12325-350lf.	Skyworks解决方案公司。	sky12325-350lf.	863 - 1258 - 1和	1
U3	TSY-13LBN +	Mini-Circuits	TSY-13LNB +		1
的愉快	PHA-23LN +	Mini-Circuits	PHA-23LN +		1

注意:两个放大器的值都是从Mini-Circuits数据表中复制的。

覆盆子PI控制软件

一个RaspberryPi软件包已编写，以允许监控和控制SLG46582电路在本应用说明。该软件允许RaspberryPi的GPIO引脚与SLG46582V互连。在引脚4和6上实现了HighPower Assert和LNA Enable功能。High Power Enabled(引脚10)，LNA Enabled(引脚18)，LDO Fault(引脚1)和Overtemp(引脚3)标志都被监控。本软件需要WiringPi Libraries才能正常运行。请参阅http://wiringpi.com.安装说明。

RaspberryPi的GPIO pinout显示在图4在下面。

对于我们的电路，WiringPi引脚0 (GPIO17)是HP_Enable引脚。WiringPi引脚2 (GPIO27)是LNA_Enable引脚。对于监控端，WiringPi pin 4 (GPIO23)是HP_Enabled标志。WiringPi pin 5 (GPIO24)是LNA_Enabled标志。WiringPi pin6 (GPIO25)是Overtemp标志。WiringPi pin27 (GPIO16)是LDO_Fault标志。

测量

采用Mini-Circuits SSG-4000HP作为信号发生器(图5)．使用迷你电路PWR-SEN-8GHS USB电力计进行功率测量。使用迷你电路RCDAT-6000-90进行模拟信号衰落的衰减控制。信号发生器设置为900 MHz，输出功率为+2 dBm。在信号发生器的输出之后，使用迷你电路ZX10-2-252-S +电源分配器分离RF路径。电源分配器的一个手臂连接到Sky12325-350LF DSA。电源分配器的另一个臂连接到RCDAT可控衰减器。然后将该臂连接到TSY-13LNB + LNA。TSY-13LNB +的输出连接到另一个迷你电路PWN-SEN-8GHS功率传感器。一种GreenPAK采用先进的评估板和SLG46582-DIP模块进行偏置控制器仿真。在PHA-23LN+的供应线上插入一个Klein Tools DVM来测量偏置电流。在没有电路到位的情况下测量每个射频路径，并将偏移量输入功率计，将参考值设置为0 dBm。这使我们能够看到射频电路的增益。安装过程如图所示图6．

来自RaspberryPi控制器的接线如图所示图7在下面。

在低功耗模式下，PHA-23LN +在3.0 V时绘制65.7 mA。这略低于72.4 mA的数据表规范。在5 v偏见，PHA-23LN + DREW 131.4 mA。规格呼叫141.7 mA（见图8)．

在低功率模式下，PHA-23LN+输出12.24 dBm的功率。数字阶跃衰减器的衰减约为7db。由于我们的输入功率归一化为0 dBm，这使我们得到大约19.24 dB的增益。规格表显示在3 V时的增益为19.7 dB。这接近于真正的未校准的设置。LNA路径显示几乎3 dB的损耗。在旁路模式下，TSY-13LNB+的损耗约为1.9 dB图9)．大约1 dB剩余损耗是由于探测器电路（如前所述不是理想的设计）。

在高功率模式下，PHA-23LN+输出+20.28 dBm的功率。衰减器在最小衰减时大约有0.8 dB的衰减。这相当于21.08 dB的增益。5 V时的规格为21 dB。信号从低功率到高功率的相对改善，我们看到功率在5 V时提高了8 dB。这是有意义的，因为衰减器有大约7 dB的衰减在低功率和pha23ln +有一个额外的dB增益在5 V vs. 3 V。

第一个示例图像显示了禁用LNA时的性能。这是电路的高功率模式被启用的点。LNA路径增加了11db的额外衰减，降低了探测器电压(见图10)．

启用LNA后，我们看到在高功率下的性能如下。LNA提供大约14.98 dB的增益。这比典型规范的性能数字略好(参见图11)．

为了降低衰减，电路切换回6分贝左右的低功率模式。在射频功率范围内大约有5 dB的迟滞。这与比较器的性能特性有关GreenPAK集成电路。图12在GreenPAK表现。

接下来，如图所示图13，希望测试SLG46582偏置控制器的温度监测性能。对于此示例，比较器3跳闸水平从1000 mV更改为1050 mV。这相当于约85°C与95°C的温度。这样做是为了防止对电路损坏，但展示了该安全功能如何执行。使用热枪来加热电路。可以看出，Temp故障标志显示红色。放大器的直流电压完全切断，直到电路冷却。一旦冷却，操作就会正常恢复。

进一步的设计考虑

GreenPAK比较器：在衰减测试期间，发现比较器的输出GreenPAK在击中阈值电压时，器件在击中阈值电压时，请勿立即切换输出状态（高到低电平或高）。而是，来自比较器的输出电压以阈值开始落下，并且随着输入电压继续下降到低于参考电压，继续线性地掉落。它看起来比较器的增益和环路带宽不足以在阈值或不太较低的阈值下切换右。与输入电压开始增加并朝向参考电压上升一样，相同的保持真实。使用带有精密电阻器的外部VREF设置电压可能会提高这种性能。在这个例子中没有完成。此外，没有可用于使用外部引用的额外引脚。

探测器设计：如前所述，探测器电路的设计可以在灵敏度，损耗和整体性能方面提高。这种设计足以显示电路的性能。

测试设备:Mini-Circuits便携式测试设备性能优良，成本低廉。然而，如果需要进行精确的测量，包括可能在偏置交叉点的光谱退化，则需要更高性能的测试设备。此时，尚不清楚在偏置设置之间的过渡点射频信号会产生什么性能影响。这可以进一步深入探讨，我们欢迎就此提出任何反馈意见。

高功率RF放大器：如果需要一个类似的电路用于运行比SLG46582更大的偏置电流的放大器，可以使用Dialog SLG46867V进行类似的设计GreenPAK集成电路。GreenPAK具有双2a功率场效应晶体管开关。电路在两个功率场效应管之间切换以改变放大器的偏置点。用户需要为每个偏置状态提供自己的稳压电压(最大可达6v)。如需此电路，请与作者联系。