如何优化transceiver芯片的供电

一、电源容差

电源容差指的是每个电源电压可漂移的最小和最大范围。这些规格列在transceiver数据表的电源规格部分。transceiver的内部电路在初始化期间会进行电源循环。电源设计必须在这些电流转换期间保持在规格范围内。建议在初始化期间使用示波器尽可能靠近IC观察每个电源域，以确保电源合规性。分析表明，如果1.0V电源输入（统称为VDDA_1P0）的电压持续超过额定值，会降低器件的使用寿命。必须保持峰值电压的最大占空比，以避免缩短transceiver的使用寿命。transceiver数据表中绝对最大额定值部分的表格显示了1.0V电源保持10年使用寿命的最大占空比，其中百分比是电源电压超过额定最大值的时间比例。0.8V和1.8V的最大值列在transceiver数据表的绝对最大额定值表中。

二、电源纹波与瞬态稳定

生成自有LO和Clock的transceiver依赖稳定的电源。电源上的信号（即开关频率谐波）会调制本振（LO）或时钟的相位，在发射和接收信号上产生本地杂散（这对GSM至关重要）。这些特性与transceiver架构无关，会影响任何使用本振或采样时钟的系统。

以下电源特性会影响收发器时钟和本振：

杂散信号：电源上的信号（开关频率谐波）会调制本振或时钟的相位，在发射和接收信号上产生杂散或广谱噪声。
稳定时间：如果电源电压在负载阶跃后未稳定（如时TDD工作模式中所述），发射和接收混频器的本振相位就无法稳定，这会影响波束成形精度以及发射和接收的EVM。

工作期间电源电平的变化会导致LO和时钟延迟的变化。本振延迟与电压电平呈反比关系：电压升高会使延迟减少，而电压降低会导致延迟增加。时钟和本振的变化会直接影响发射和接收信号的相位变化。与电源变化对发射和接收EVM的影响相比，其对相对相位和绝对相位的影响较小。因此，在确定电源要求时，相位变化可忽略不计，重点应放在EVM上。

transceiver的1.0V和1.8V电源分为两种类型：动态电源输入和静态电源输入。动态电源输入连接到在TDD工作期间会经历负载阶跃的模块，而静态电源输入在TDD切换时保持稳定。静态输入要求在TDD切换时线路稳压性能非常好，以维持性能。如果线路电压在正常工作期间波动，EVM会恶化。

图1在频域中显示了一个纯正弦波单音。

图1. 干净的LO频谱

图2显示了一个可能的电源频域，其中包含特定的纹波频率及其谐波。

图2. 带谐波的电源频谱

对于LO路径，存在一种调幅到调相（AM到PM）转换的情况，这会导致电源纹波作为相位调制转移到本振上，如图3所示。

图3. 带谐波的电源频谱

三、杂散信号

表1提供了1.0V电源纹波对本振杂散灵敏度的信息。随着本振频率升高，灵敏度会更高。第一列是本振频率，第二列是最大杂散电平要求选项：-70dBc、-75dBc或-90dBc。下一列是导致该杂散电平的典型RMS uV纹波。例如，当本振频率为2.0GHz时，1.0V电源上100uV的RMS纹波会在TX内部本振上产生-75dBc的杂散。

表1. 1.0V电源纹波至杂散要求

四、稳定时间

用单频单音来展示电源纹波要容易得多，但宽带频谱也可能产生类似的失真，这种失真看起来更像噪声，而不是离散的杂散单音。

图4是一个图表，展示了1.0V电源域的稳定时间要求。这种干扰是由TDD时隙期间同时开启所有TX通道引起的。当这些电路启用时，1.0V电源会突然下降。由于电源稳定过程中存在大幅度变化和长时间波动，第一个符号的发射器EVM会受到影响。最小化稳定时间和纹波对于优化EVM至关重要。

图4. 电源稳定时间示例

表2. 电源时序

transceiver通道通常目标是在2um内完成稳定。为了静态和动态电源的稳定运行，ΔT1必须在这段时间之前完成。1.8V电源具有类似的特性和要求。请注意，稳定时间包括LDO和transceiver的稳定，但测量是在被测设备（DUT）的输入端进行的。

表3显示了静态电源为实现1%和2%的首个符号EVM目标所需的稳定时间。如果集成锁相环（PLL）的相位噪声显著低于1%（假设满足此要求），几乎所有的预算都可以分配给电源稳定。对于静态域下列出的电源，稳定更为关键。请注意，由于负载阶跃引起的电源噪声，这些目标在TDD模式下更难实现。

表3. 满足1%或2% EVM目标的静态电源稳定要求

图5是1.0V电源引脚的实际测量结果，用于展示时分双工（TDD）瞬态响应。橙色曲线表示发射器使能引脚从关闭到开启的转换，绿色曲线显示因电流下降导致的电源释放，蓝色曲线是接收器使能从开启到关闭的过程。电源大约需要3.5um才能稳定到最终值的2mV范围内。当本振频率为3800MHz时，用户会观察到这种电源稳定过程导致1%的EVM恶化。

图5. 1.0V电源瞬态示例

图6右上角的EVM与符号关系图显示，电源转换会在TDD模式下导致EVM出现毛刺。该测量采用LTE标准，符号时长为66.67us，因此这个图表无法以1us的分辨率展示EVM，只能看到第一个符号的EVM峰值和平均值。第一个符号的峰值EVM为2.4%，但平均EVM约为1%（白色曲线），这与从图5所示的电源测量中得到的预期结果吻合。