DSL模拟前端中高速运算放大器的应用

随着上网的人数的迅速增长,传统调制解调器、isdn提供的低速和易断线的窄带上网方式开始逐渐遭到用户的摈弃。在各种各样的宽带连网方案中,adsl受到了广大网民的青睐。但是,如何选择理想的adsl调制解调器解决方案,是设计工程师所面临的新挑战。

  针对这种现状,本文介绍采用lmh6643满摆幅输出芯片、lmh6672线路驱动器及lmh6622低噪声运算放大器组合实现的方案,该方案具有能充分发挥adsl基带数字信号处理器性能的优点。结构框图参见图1所示。

  图中数字模拟转换器的输出端可采用在lmh6643芯片中的一对放大器作为差分缓冲放大器,提供lmh6643与lmh6672之间的低通滤波器的阻抗匹配、绝缘及驱动。图 2 的电路图显示所采用的spice模型。图中的反相缓冲放大器的电压增益定义为 -rb1+/rb2+和-rb1/rb2。

  lmh6672用作上行线路驱动器

  由于lmh6672芯片只需一个电源供电便可输出极高的驱动电流,而且失真率低,因此可以用作上行dsl线路驱动器。lmh6672芯片用作差分输出驱动器时,可以驱动50ω负载,达到 16.8vpp的摆幅,失真率只有-93dbc,可支持最高的上行功率,确保adsl线路支持最高的传输率。图3是典型的线路驱动器电路图,图中的线路驱动器通过匝数比为1:2的变压器,可驱动100ω的双绞线电缆。这个非反相驱动放大器的电压增益由公式(1)或(2)确定。
  1 + 2×rf+/rg (1)
  1 + 2×rf-/rg (2)

  图中采用电容cg,将直流增益设定为1v/v。

  lmh6622用作下行低噪声前置放大器

  由于lmh6622的噪声及失真率较低,因此可用作下行链路的低噪声前置放大器。低噪声及低失真率这两个优点可确保接收通路具有很高的动态范围,以满足 adsl标准有关线性度及噪声的严格规定。图4的lmh6622芯片可以实现反相加法放大器的功能,以便提供接收前置放大器通道增益,并消除驱动器的回波信号。为了消除接收通道上的驱动器回波信号的干扰,r1+必须设定为2×r2+,而 r1-也必须设定为 2×r2-。实际应用中,由于信号匹配并不理想,因此混合抑制约为12db。在仿真时可以改变电阻值,以便测试出接收电路的真正性能。

  在提供这些设计芯片的基础上,美国国家半导体公司还提供了一个可上网查阅的数据库。很显然,若从零开始设计运算放大器的spice模型以供仿真的过程不仅很困难而且费时,所以,该公司专门设立了orcad capture数据库以及pspice模型数据库,储存有关采用先进 vip10工艺技术制造的高速运算放大器的资料,其中包括 lmh 系列高速运算放大器的性能表现模型及运算放大器的电路图符号。进入amplifiers.national.com网页便可下载这两个数据库的资料。这些数据库内由orcad pspice a/d 9.1版本创建,并经验证符合资料中的列举的性能指标。

作者:barry yuen
放大器应用工程师
美国国家半导体公司

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计
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