RF数字衰减器剖析.docx
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RF数字衰减器剖析
50ΩRF数字衰减器，5比特，31dB，DC-4GHz
特性
●衰减31dB，步长1dB。
●灵活的并行，串行编程接口。
●锁存或直接模式
●独特的功率休眠状态选择
●CMOS正逻辑
●温度和频率范围内的高衰减精度和线性
●非常低的功耗
●单端供电
●50Ω阻抗
●管脚兼容PE430X系列
●20脚4x4mmQFN封装
产品描述
PE4306是高线性，5位RF数字步进衰减器（DSA）。
它的衰减步长是1dB，衰减范围31dB。
它的引脚与PE403X系列兼容。
这个50欧姆RF数字步进衰减器提供了并行（锁存模式和直接模式）和串行CMOS控制接口。
使用3V工作电压，在整个频率和温度范围内提供高精度的衰减值。
它还有独特的控制接口允许用户在功率关断的时候设定初始衰减值。
PE4306有非常低的差损和功耗。
采用4x4mmQFN封装。
PE4306采用Peregrine的UltraCMOS™技术制造，起专利SOI技术在蓝宝石基片上制造。
使得经济的传统CMOS技术达到GaAs半导体的性能。
表1.电性能@+25°C,VDD=3.0V
参数
测试条件
频率
最小
典型
最大
单位
工作频率
DC
4000
MHz
差损
DC-2.2GHz
-
1.5
2.25
dB
衰减精度
任意位或组合
DC≤1.0GHz1.0<2.2GHz
-
-
±（0.3+衰减设置的3%）
±（0.3+衰减设置的5%）
dBdB
1dB功率压缩点
1MHz-2.2GHz
30
34
-
dBm
输入IP3
双输入+18dBm
1MHz-2.2GHz
-
52
-
dBm
回波损耗
DC-2.2GHz
15
20
-
dB
开关速度
50%到最终值的0.5dB
-
-
1
μs
典型性能数据@25°C,VDD=3.0V
图3.差损图4.主步进衰减
图5.主步进的输入回波损耗图6.主步进的输出回波损耗
图7.衰减误差Vs.频率图8.衰减误差Vs.10MHz和510MHz衰减
图9.衰减误差Vs.1010MHz和图10.衰减误差Vs.1510MHz和
1210MHz衰减2010MHz衰减
图11.衰减误差Vs.2010MHz和2510MHz衰减图121dB功率压缩点Vs.频率
图13.输入IP3Vs.频率
图14管脚分配
表2，管脚描述
管脚号
管脚名
描述
1
C16
衰减控制位,16dB（Note4）
2
RF1
RF端口
3
Data
串口数据输入（Note4）.
4
Clock
串口时钟输入
5
LE
锁存始能输入（Note2）.
6
VDD
电源脚
7
PUP1
功率休眠选择位
8
PUP2
功率休眠选择位
9
VDD
电源脚
10
GND
接地
11
GND
接地
12
Vss/GND
正电压或接地（Note3）
13
P/S
并行/串行模式选择
14
RF2
RF端口（Note1）
15
C8
衰减控制位,8dB.
16
C4
衰减控制位,4dB.
17
C2
衰减控制位,2dB.
18
GND
接地
19
C1
衰减控制位,1dB.
20
N/C
悬空.
Paddle
GND
接地
注释
1：
两个RF端口要串连隔直电容。
2：
LE在内部通过100kΩ电阻连接到VDD。
3：
12脚接地则内部产生负电压，12脚接Vss（-VDD）则内部不产生负电压。
4：
靠近管脚串接10kΩ电阻以避免自激。
表3.最大范围
Symbol
Parameter/Conditions
Min
Max
Units
VDD
电源电压
-0.3
4.0
V
VI
输入端电压
-0.3
VDD+0.3
V
TST
储存温度
-65
150
°C
PIN
输入功率（50Ω）
+30
dBm
VESD
静电保护电压（HumanBodyModel）
500
V
表4.工作范围
Parameter
Min
Typ
Max
Units
VDD电源电压
2.7
3.0
3.3
V
IDD电源电流
100
μA
数字输入高电平
0.7xVDD
V
数字输入低电平
0.3xVDD
V
数字输入漏电流
1
μA
输入功率
+24
dBm
温度范围
-40
85
°C
暴露的焊盘连接
芯片底部暴露的焊盘要充分接地。
静电保护
在使用UltraCMOS™器件时，尽管其中已经加入了静电保护电路。
但是为了预防静电超过表3中的限定值，还是需要额外的静电保护电路。
避免上升锁存
与传统的COMS元件不同，UltraCMOS™元件不能上升沿锁存。
开关频率
PE4306有最大25KHz的开关速度。
管脚1&3上的电阻
如图16，管脚1和3各接10kΩ电阻，可以消除由RF输入而引起的这两个数字输入脚的偕振。
这将影响到衰减Vs频率的性能
编程设计规范
并行/串行选择
PE4306可以使用并行或串行控制。
P/S提供了并行和串行选择位，当P/S=LOW选择并行接口，当P/S=HIGH选择串行接口。
并行/直接模式接口
并行接口有5个兼容的CMOS控制线，可以根据表5中的数值，选定需要的衰减值。
并行接口的脉冲时间在图18中定义。
表9定义了并行接口的AC特性，表1定义了转换速度。
在并行控制始能端LE为低电平时，可以改写衰减值。
当LE脉冲从高到低变化过程（如图18），元件就锁存了新的衰减值。
当直接控制时，LE要被置于高电平端。
改变衰减控制值就可以相应的改变衰减值。
直接模式要用（连线，开关等）方式手动改变衰减值。
表5.真值表
P/S
C16
C8
C4
C2
C1
AttenuationState
0
0
0
0
0
0
ReferenceLoss
0
0
0
0
0
1
1dB
0
0
0
0
1
0
2dB
0
0
0
1
0
0
4dB
0
0
1
0
0
0
8dB
0
1
0
0
0
0
16dB
0
1
1
1
1
1
31dB
串行接口
PE4306的串行接口是6位串行输入，并行输出移位寄存器通过锁存缓冲。
锁存通过COMS信号：
数据，时钟，LE，来控制。
数据和时钟输入可以连续的进入移位寄存器，这个过程与LE输入不同。
LE输入控制锁存。
当LE高电平，锁存失效，串行移位寄存器控制衰减。
当LE低电平，数据被锁定在移位寄存器中。
移位寄存器在LE为高电平时载入数据，防止衰减器的值变化。
到LE变为高电平，锁定新数据，改变衰减器值。
数据起始位B0总是保持低电平，防止未知状态进入元件。
时间的定义见图17和表8。
功率休眠时控制设置
PE4306可以在功率关断时设置衰减。
这个功能在串行和并行模式时都有，它可以在串行或并行控制字写入之前设定初始衰减值。
当衰减器在串行模式功率休眠（P/S=1）时，5位控制比特和终止比特可以通过并行数据输入（C1到C16）设定。
这使得可以在功率休眠时设定0-32dB的任何衰减值。
当衰减器在并行模式功率休眠时（P/S=0）LE=0，控制位自动设置为两个功率休眠控制位PUP1和PUP2所确定的值。
见表6
表6.功率休眠真值表,并行模式
P/S
LE
PUP2
PUP1
AttenuationState
0
0
0
0
ReferenceLoss
0
0
0
1
8dB
0
0
1
0
16dB
0
0
1
1
31dB
0
1
X
X
DefinedbyC1-C16
评估套件
数字衰减器评估板，设计用于方便客户评估PE4036数字步进摔减器。
J9用于连接直流供电到VDD，GND，-VDD。
如果要使用内部负电压发生器，那么-VDD接地。
如果使用外部负电压-VDD接-3V。
J1连接电缆到PC的LPT1端口提供控制信息。
评估软件是按照DSA的串行模式编写的。
所以开关SW1的7号要拨到ON其他的要拨到OFF。
通过软件设置可以得到想要的是衰减值。
要评估功率休眠选项，首先要断开评估板与PC的连接线。
防止PC端口对管脚偏置。
当衰减器在串行模式功率休眠P/S=1，LE=0或P/2=0，LE=1时，功率休眠缺省的信号衰减值由5个并行输入控制位设定（C1-C16）。
它可以在功率休眠时设定0-32dB的任何衰减值。
当衰减器在功率休眠且P/S=0，LE=0，控制位自动设置为两个功率休眠控制位PUP1和PUP2所确定的值。
见表6
管脚20开路或连接到偏置端。
管脚1&3的电阻
如图16，管脚1和3各接10kΩ电阻，可以消除由RF输入而引起的这两个数字输入脚的偕振。
这将影响到衰减Vs频率的性能。
表8.串行接口AC特性
VDD=3.0V,-40°C符号
参数
Min
Max
Unit
fClk
串行数据时钟频率
10
MHz
tClkH
串行时钟HIGH时间
30
ns
tClkL
串行时钟LOW时间
30
ns
tLESUP
最后一个下降沿后LE设置时间
10
ns
tLEPW
LE最小脉冲宽度
30
ns
tSDSUP
时钟上升沿之前串行数据设置时间
10
ns
tSDHLD
时钟下降沿后串行数据保持时间
10
ns
表9.并行接口AC特性
VDD=3.0V,-40°C符号
参数
Min
Max
Unit
tLEPW
LE最小脉冲宽度
10
ns
tPDSUP
LE上升沿前的数据设置时间
10
ns
tPDHLD
LE下降沿后串行数据保持时间
10
ns
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