负电压发生器(NVG)的设计
面向这种应用的器件(PE4302)包括一个可选择的片上逆变器,它可产生一个-3V的内部参考电压。与典型的咝咝响的电容电荷泵不同,Peregrine公司的产品使用改进的开关波形和电阻/电容低通滤波以降低噪声。结合这两种方法可设计一种被称为负电压发生器的电路。图8是带有常规电荷泵的GaAs DSA的寄生能量频谱图,在一个很宽的带宽上,毛刺高达-70dBm。

图8:典型砷化镓/CMOS混合DSA电荷泵的寄生能量频谱图。
Peregrine产品在同样条件下的频谱如图9所示。试验装置包括一台频谱分析仪,RBW=VBW=10KHz,REFLVL=-70dBm, 在它的前面是一台惠普50MHz低噪音放大器(图形作了增益调整)。除了DC附近一个几乎看不见的元件外,该图形反映了测量到固有噪声电平。

图9:PE4302 NVG的寄生能量频谱图。
图10显示的是采用更窄滤波器带宽的近距离低频频谱图。该图减去了器件关闭电源时的标称固有噪声电平(约为-135dBm)以便更好地显示NVG的寄生信号成份。在NVG启动并工作的情况下,整个器件的能量消耗仅为几十微安培(工作电压为3V)。只要在Vss/GND管脚加上-3V的电压,就可以完全关闭NVG。

图10:扩大低频范围中的NVG的寄生能量频谱图。
新增的功能
在CMOS芯片设计的早期阶段,可看到两个没有使用的管脚:PUP1和PUP2,用它们将衰减器上电后的状态设置为四个值中的一个:0、8、16或31dB。这种预先设置为发射机的排列带来实际好处。设置上电状态为最大衰减值可以遏制输出,同时控制器以及各种环路还可以保持它们的正常工作状态。潜在的寄生信号在到达天线及A-I-R之前就被拦截。
由于实现这个功能的额外逻辑电路实际上是免费使用的,所以单片CMOS具有很大的优势。
本文小结
本文讨论的先进DSA设计方法能将宽带线性度及精确度提高到一个新的水准。与许多RF器件不同,这种电路设计还能扩展到在电路中包括多种接口和特性,想必这一定会引起数字和系统设计者的兴趣。