探索Renesas F1950数字步进衰减器：通信基础设施的理想之选

在通信基础设施领域，对高性能、高可靠性的电子元件需求日益增长。Renesas的F1950数字步进衰减器凭借其卓越的性能和独特的技术优势，成为了众多应用场景中的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：F1950EVBI.pdf

产品概述

F1950是Renesas系列无毛刺数字步进衰减器（Glitch - Free DSA）的一员，专为满足通信基础设施的严苛要求而设计。它采用紧凑的4x4 QFN封装，具有50Ω阻抗，便于集成到无线电系统中。其工作频率范围为150MHz至5000MHz，能够适应广泛的通信频段。

竞争优势

低插入损耗与高线性度

数字步进衰减器常用于接收机和发射机中进行增益控制。F1950作为一款7位步进衰减器，在这方面表现出色。其硅设计具有极低的插入损耗和低失真（+65 dBm IP3I），能够有效提高系统的信噪比（SNR）。在2GHz时，插入损耗低于1.3dB，确保了信号的高质量传输。

无毛刺技术

F1950的一大亮点是采用了Renesas的无毛刺技术。在MSB（最高有效位）转换期间，过冲振铃小于0.6dB，这与其他竞争产品在MSB转换时高达10dB的毛刺形成了鲜明对比。这种无毛刺特性可以避免对功率放大器（PA）或模数转换器（ADC）造成损坏，提高了系统的稳定性和可靠性。

高精度与快速响应

该衰减器具有极高的精度，衰减误差在2GHz时小于0.3dB。同时，它能够在400ns内达到最终衰减值，快速响应的特性使其能够满足高速通信系统的需求。

应用领域

F1950的应用范围十分广泛，涵盖了多个通信和电子领域：

• 基站：适用于2G、3G、4G和TDD无线卡，为基站的信号处理提供精确的增益控制。
• 中继器和E911系统：确保信号的稳定传输和增强。
• 数字预失真：帮助提高发射机的线性度和效率。
• 点对点基础设施：保障数据的可靠传输。
• 公共安全基础设施：为应急通信提供稳定支持。
• WiMAX收发器：满足高速无线通信的需求。
• 军事系统和JTRS无线电：适应复杂的军事通信环境。
• RFID手持和便携式阅读器：提高读取的准确性和范围。
• 电缆基础设施：优化电缆信号的传输质量。

产品规格

型号矩阵

Part#	Freq range	Resolution / Range	Control	IL	Pinout
F1950	150 - 5000	0.25 / 31.75	Parallel & Serial	-1.3	PE
F1951	100 - 5000	0.50 / 31.5	Serial Only	-1.2	HITT
F1952	100 – 4000	0.50 / 15.5	Serial Only	-0.9	HITT

绝对最大额定值

参数	数值
VDD to GND	-0.3 V to +5.5 V
D[6:0], DATA, CLK, LE, V MODE	-0.3 V to 3.6 V
RF Input Power (RF1, RF2) calibration and testing	+29 dBm
RF Input Power (RF1, RF2) continuous RF operation	+23 dBm
θJA (Junction – Ambient)	+50 °C/W
θJC (Junction – Case) The Case is defined as the exposed paddle	+3 °C/W
Operating Temperature Range (Case Temperature)	T C = -40 °C to +100 °C
Maximum Junction Temperature	140 °C
Storage Temperature Range	-65 °C to +150 °C
Lead Temperature (soldering, 10s)	+260 °C

详细规格

在特定条件下（(V{DD}= +3.3V)，(f{RF}=2000 MHz)，(T_{C}= +25^{circ}C)），F1950的各项规格表现优异：

• 逻辑输入：逻辑输入高电平（VIH）范围为2.3 - 3.6V，逻辑输入低电平（VIL）最大为0.7V。
• 电源电压：主电源电压范围为3.0 - 5.25V，典型值为3.3V。
• 供电电流：总供电电流典型值为0.25mA，最大值为0.51mA。
• 频率范围：工作频率范围为150 - 5000MHz。
• 射频特性：RF1和RF2的回波损耗（S11和S22）典型值为 - 22dB，最小衰减为1.3 - 1.9dB，最大衰减为32.6 - 33.0dB，最小增益步长为0.25dB。
• 线性度：输入IP3在不同衰减设置下表现良好，如在最小衰减时为 + 63dBm。
• 压缩点：0.1dB压缩点在特定条件下为27.5dBm。
• 响应时间：在15.75 - 16.00dB过渡时，建立时间小于400ns。
• 时钟速度：SPI 3线总线的串行时钟速度范围为20 - 50MHz。

控制模式

串行控制模式

当VMODE（引脚3）浮空或拉至高于VIH的电压时，选择串行模式。在串行模式下，数据以LSB（最低有效位）先输入。同时，F1950具有CLK抑制功能，当Latch enable（LE）为高电平时（> VIH），CLK输入被禁用，DATA不会被时钟输入到移位寄存器。建议在不编程设备时将LE拉高。

并行控制模式

用户可以选择直接并行模式或锁存并行模式：

• 直接并行模式：当VMODE（引脚3） < VIL且LE（引脚16） > VIH时选择。在此模式下，设备会立即对并行控制引脚的电压变化做出反应，适用于需要最快建立时间的应用。
• 锁存并行模式：当VMODE（引脚3） < VIL且LE（引脚16）从 < VIL切换到 > VIH时选择。操作时，先将LE < VIL，调整并行控制引脚到所需的衰减设置，然后将LE > VIH，设备将过渡到相应的衰减设置。在设备上电且(V{MODE }{IL}) 和 (LE

典型工作参数曲线

文档中还提供了一系列典型工作参数曲线，包括插入损耗与频率、衰减与频率、S11和S22与频率和衰减状态、相位与频率和衰减设置、输入IP3与频率、压缩点等关系曲线。这些曲线可以帮助工程师更好地了解F1950在不同工作条件下的性能表现。

引脚说明

Pin #	Pin Name	Pin Function
1	D0	Parallel Control – 0.25 dB attenuation step. Pull high for 0.25 dB Attenuation.
2	V DD	Main Supply. Use 3.3V or 5V. Current is < 1 mA.
3	V MODE	Pull low for parallel mode. Pull high or leave unconnected for serial mode.
4	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
5	RF1	Device RF input or output (bi - directional). Must AC couple to this pin.
6	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
7	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
8	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
9	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
10	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
11	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
12	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
13	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
14	RF2	Device RF input or output (bi - directional). Must AC couple to this pin.
15	GND	Connect directly to paddle ground or as close as possible to pin with thru via.
16	LE	Latch Enable. Serial Data latched into active register on rising edge.
17	CLK	Serial Clock Input
18	DATA	Serial Data Input
19	D6	Parallel Control – 16 dB attenuation step. Pull high for 16 dB Attenuation.
20	D5	Parallel Control – 8 dB attenuation step. Pull high for 8 dB Attenuation.
21	D4	Parallel Control – 4 dB attenuation step. Pull high for 4 dB Attenuation.
22	D3	Parallel Control – 2 dB attenuation step. Pull high for 2 dB Attenuation.
23	D2	Parallel Control – 1 dB attenuation step. Pull high for 1 dB Attenuation.
24	D1	Parallel Control – 0.5 dB attenuation step. Pull high for 0.5 dB Attenuation.
EP	Exposed Paddle	Connect to Ground with multiple vias for good thermal relief.

评估套件相关

原理图与操作说明

文档提供了推荐的应用/评估套件（EVkit）电路原理图，并说明了如何操作EVkit，帮助工程师快速搭建测试环境。

物料清单（BOM）

EVkit的物料清单详细列出了所需的元件，包括电容、电阻、连接器、开关等，方便工程师进行采购和组装。

TRL校准

采用“Through - Reflect - Line”（TRL）方法对评估板的损耗进行去嵌入，以准确测量F1950的S参数。该方法需要使用三个标准：直通、反射和线。通过精确构建这些标准，确保了测量的准确性。

总结

Renesas的F1950数字步进衰减器凭借其低插入损耗、无毛刺技术、高精度和快速响应等优势，在通信基础设施领域具有重要的应用价值。无论是在基站、中继器还是其他通信设备中，F1950都能够提供稳定可靠的增益控制解决方案。各位工程师在设计相关系统时，不妨考虑一下这款优秀的产品。你在实际应用中是否遇到过类似的数字步进衰减器？它们的性能表现如何呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。