EO_487

ANALOG/MIXED SIGNAL OP-AMP 25 - ELETTRONICA OGGI 487 - GIUGNO-LUGLIO 2020 alle alte frequenze, e anche la stabilità, risentono mol- to delle variazioni di temperatura e della tensione di alimentazione. Un altro tipo di architettura prevede l’u- tilizzo di un preamplificatore, un attenuatore variabile mediante controllo in tensione (VVA - voltage-variable attenuators) e un post-amplificatore. Questa tipologia di configurazione consente benefici di basso rumore e una buona larghezza di banda, per contro, tendono ad introdurre distorsioni anche a livelli d’ingresso non eccessivamente elevati, limitando così le prestazioni nei ricevitori che richiedono alti range dinamici. Gli attenuatori VVA consentono una buona linearità in db del guadagno ma spesso sono necessari più VVA in cascata per fornire un adeguato range di attenuazio- ne e ciò rende necessario l’impiego di un preampli- ficatore per sopperire al carico dei VVA inseriti e al conseguente peggioramento della figura di rumore. Un ulteriore effetto negativo della configurazione ba- sata sui VVA, è il peggioramento del livello di distor- sione causato dalla necessità di un più alto guadagno richiesto all’amplificatore finale per ridurre il degrado della figura di rumore. In seguito, l’implementazione di attenuatori controllati a step di tensioni seguiti da un amplificatore di guadagno fisso ha consentito di rea- lizzare un più ampio range di controllo di tipo discreto del guadagno del VGA. La figura 1 mostra schematica- mente le architetture VGA succitate. Ci sono comunque altri modi per realizzare amplificato- ri VGA oltre a quelli fin qui citati, ma, ciò che si evidenzia quale elemento comune, è la sfida ardua di ottenere in un’unica soluzione architetturale prestazioni di basso rumore, elevata precisione di linearità in db del guada- gno per elevate bande di frequenza, bassa distorsione, elevato range dinamico, basso consumo di energia, in- sensibilità alle variazioni termiche, stabilità di sistema. L’architettura X-AMP Già da quasi tre decenni, con la realizzazione del cir- cuito integrato VGA AD600 di Analog Devices, è stata introdotta un’architettura in grado di combinare tutti i requisiti su elencati, si tratta della cosiddetta Architet- tura X-AMP. Attualmente, uno dei più recenti ed evolu- ti integrati della generazione X-AMP è il VGA AD8367 che, grazie al processo di fabbricazione XFCB2.0, è in grado di operare ad alta frequenza (fino a 500 MHz) con alte prestazioni. Tratteremo l’AD8367 all’interno della descrizione del progetto dell’AGC. Il concetto alla base della realizzazione dell’architet- tura X-AMP è molto semplice, in quanto è costituita da una rete resistiva a scala R-2R composta da sta- di attenuatori in cascata a larga banda selezionabili mediante un controllo in tensione continua, seguita da un amplificatore a basso rumore, ad alta linearità e ad alto guadagno fisso e da uno stadio interpolatore di cui vedremo più avanti la sua importante funzione per le prestazioni del VGA. Il connubio dell’elevata qualità e precisione degli attenuatori e dell’ottimizzazione del- le stabili alte prestazioni dell’amplificatore, resa pos- sibile dal guadagno fisso, consente di rispondere alle richieste di elevati requisiti da parte dei progettisti dei più moderni sistemi di telecomunicazioni. La figura 2 riporta lo schema a blocchi interno dell’AD8367 tipico dell’architettura X-AMP. Seguendo lo schema di figura 2, il segnale è applicato all’ingresso INPT della rete di attenuatori composta da 9 stadi, ognuno con attenuazione di 5 db. Il valore di tensione continua di controllo attenuazione applicata all’ingresso GAIN dell’ interpolatore gaussiano , attiva la corrispondente cella a transconduttanza gm con- sentendo l’inserimento della relativa sezione della rete di attenuatori all’ingresso dell’amplificatore. Dato che la commutazione da una cella gm all’altra non avviene bruscamente, le due celle si trovano contemporanea- mente in conduzione, seppure con diversi livelli di cor- rente, determinando un certo errore di linearità in db del guadagno. Per sopperire a questo problema l’inter- polatore effettua una sorta di regolazione della lineari- Fig. 1 – Schemi semplificati di architetture di VGA Fig. 2 – L’Architettura X-Amp dell’AD8367