CATV干线放大器的设计

**学院

课程设计报告

设计课题：CATV干线放大器的设计专业班级：

学生姓名：

指导教师：

设计时间：

**学院理工系

CATV干线放大器课程设计任务书

姓名：专业：班级：

指导教师：职称：

课程设计题目：CATV干线放大器

已知技术参数和设计要求：

电源AC 20~30V，50Hz,34VA

(1)基本功能：

a、设计一个CATV干线放大器；

b、传输频带45~250MHz,输入输出阻抗75欧姆；标称输入电平72dBuV(250 MHz), 77dBuV(45MHz)；标称输出电平92dBuV(250 MHz), 85dBuV(45MHz)；标称增益20dBuV(250 MHz), 8dBuV(45MHz)；

c、输出电平稳定度：正负0.5dB；带内不平度：正负0.5dB；噪声系数小于等于10dB；互调小于-76dB；交调小于-86dB；电压驻波比小于1.5dB；寄生辐射小于34dBuV

所需仪器设备：MAX3510可编程功率放大器

成果验收形式：

参考文献：

[1] MAXIM MAX3510 Upstream CA TV Amplifier Datasheet.

[2] Broadband Return Systems for Hydrid Fiber /Coax Cable TV Networks

时间安排

构思及收集资料2天，根据课题的技术指标，确定整体方案，并进行参数设计计算4天，

根据实验条件进行全部或部分电路安装与调试，并完成基本功能5天，总结编写课程设计报告3天指导教师：教研室主任：

2011年 6 月 2 日

摘要

MAX3510是MAXIM公司针对CA TV宽带HFC网络回传通道专门设计的放大器芯片。该芯片可产生64dbmV的输出电平，其增益可由三条串行数据线可编程控制。尤为重要的是MAX3510可利用发送禁止模式在TDMA系统突发辐射噪声瞬间，关断输出级，有效地降低回传通道噪声，减少用户间干扰，增大小区系统容量，提高回传通道传输质量。该芯片的推广应用对我国CATV宽带HFC网络传输质量提高有一定实用价值。

关键词：CATV，HFC网络，回传通道，发送禁止模式

目录

一概述 (5)

二方案设计与论证 (5)

三单元电路设计与参数计算 (5)

四总原理图及元器件清单 (8)

五仿真与调试 (8)

六性能测试与分析 (9)

七结论 (9)

八心得体会 (10)

九参考文献 (10)

一、概述

MAX3510是专为CATV上行应用设计的可编程功率放大器，通过一2:1（电压比）变压器，可产生高达64dBmV的（连续波）输出。增益可由三条串行数据线控制，步长1dB。工作频带5MHz至65MHz。

MAX3510带有一个发送禁止模式，在TDMA系统的突发模式之间芯片处于高度隔离状态，在该模式下，输出级被关断，输出噪声最小。当关闭或开启发送禁止模式时，整个增益范围内瞬态电平保持在7mV（典型值）。另外，电源电流降至25mA。

芯片具有两种关机模式。软件关机模式允许关闭所有的模拟电路但保持增益编程设置。关机模式关闭所有电路，同时使电流消耗降至10μA以下。

MAX3510采用20脚的QSOP封装，从而扩大工业温度范围（-40℃~ +85℃）。

二、方案设计与论证

1输出电路版图设计

MAX3510输出电路的不同设计方法有助于改善信号的衰减和失真，尤其对于二次谐波失真。失真改善的程度主要依赖于整个电路幅度和相位的平衡性。必须要使连接输出管脚的引线严格等长。

2电源版图设计

为使IC的各部分耦合最小，最理想的电源版图设计是采用星形结构。这种结构在中心电源节点具有一个大容量去耦电容，从该节点引出的电源分支分别连接到MAX3510电路中各个分立的电源节点，在这些线路的末端又接有一个对目标频率阻抗很小的去耦电容。这种布局能够在每个电源管脚上都提供低耦合的本地电源。电源走线应该根据实际情况尽可能做的粗些，这样以便保持其阻值在1Ω以下。地线电感会加剧信号失真，因此若有可能的话，接地面与GND1和GND2的连接应通过多过孔方式实现。

三、单元电路设计与参数计算

1、可编程增益放大器

可编程增益放大器（PGA）包含可变增益放大器（VGA）和数模转换器（DAC），在1dB 的增益控制步长下提供高于52dB的输出电平。

PGA相当于一可编程吉尔伯特衰减器，它运用不同的结构达到最大线性。PGA的增益

由（D5—D0）六位码字决定，这些码字可通过串行数据接口（见表2表3）实现编程。

特定的性能可通过差分输入来实现。同时，设备也可由单端来输入，但在较低的输出电平下可能会造成偶次失真的细微增加，如果用这种方式驱动设备，其中的一个输入管脚必须通过电容耦合到地。选择一容值足够大的电容，以使在工作的最低频段相当于一个到地的低阻抗通路。在工作电平最低至5MHz时，建议采用一0.001µF的电容。

2、功率放大器

功率放大器是一个可以驱动+64dBmV输出的甲类差分放大器，这种结构提供优异的偶次失真性能，但需要采用一个转换器转化成单终端的输出。在发送禁止模式，功放被禁止，一个内部电阻跨接到输出端口，所以当放大器在发送禁止模式时，输出阻抗仍然匹配。为实现适当的负载水平，功率放大器的输出阻抗为300Ω，要将该输出阻抗匹配到75Ω的负载，则采用的变压器必须满足2:1的转换比率（电压比）（4:1阻抗比）。

差分放大器利用输出变压器的中心抽头直接从+5V的电源实现偏置，这为发送模式和发送禁止模式间的切换提供非常有意义的好处，存储能量由于偏置电流而在变压器中被中和，同时也防止了切换的瞬时电平到达负载。

3、斜率发生器

斜率发生器电路是一个简单的RC充电回路，用来调整功率放大器输出的功率升高和减小。它由CEXT1和一个内部2KΩ的电阻组成，CEXT1的选择由突发周期的持续时间决定，CEXT1必须足够小以能够在一个突发周期内实现完全的充放电。CEXT1的一个典型值为0.0033µF。

4、串行接口

串行接口通过一低电平有效来支配数据，在SCLK的上升沿数据首先与MSB同步，在的上升沿数据被存入锁存器。串行接口控制PGA的状态，表2和表3列出了寄存器格式，串行接口的时序由图2给出。

5 、PGA偏置单

PGA偏置单元由引脚控制，当该引脚置低，可编程增益放大器和串行数据接口被关闭，所有存储在串行数据接口寄存器的增益设置将会丢失，功率放大器不受PGA偏置单元影响，