STW82101B
RF down converter with embedded integer-N synthesizer
Datasheet
−
production data
Features
■
High linearity:
– IIP3: +24.5 dBm
– 2FRF-2FLO spurious rejection: 75 dBc
Noise figure:
– NF: 9.5 dB
Conversion gain
– CG: 8.5 dB
RF range: 695 MHz to 960 MHz
Wide IF amplifier frequency range: 70 MHz to
400 MHz
Integrated RF balun with internal matching
Dual differential integrated VCOs with
automatic center frequency calibration:
– LOA: 850 to 1025 MHz
– LOB: 1025 to 1185 MHz
Embedded integer-N synthesizer
– Dual modulus programmable prescaler
(16/17 or 19/20)
– Programmable reference frequency divider
(10 bits)
– Adjustable charge pump current
– Digital lock detector
– Excellent integrated phase noise
– Fast lock time: 150 µs
Integrated DAC with dual current output
Supply: 3.3 V and 5 V analog,
3.3 V digital
Dual digital bus interface: SPI and I
2
C bus (fast
mode) with 3 bit programmable address
(1101A
2
A
1
A
0
)
Process: 0.35 µm BICMOS SiGe
Operating temperature range -40 to +85
o
C
44-lead exposed pad VFQFPN
package 7x7x1.0 mm
■
VFQFPN-44
■
■
■
■
■
■
Applications
■
Cellular infrastructure equipment:
– IF sampling receivers
– Digital PA linearization loops
Other wireless communication systems.
Device summary
Package
VFQFPN-44
VFQFPN-44
Packaging
Tray
Tape and reel
Table 1.
STW82101B
Part number
STW82101BTR
■
Description
The STMicroelectronics STW82101B is an
integrated down converter providing 8.5 dB of
gain, 9.5 dB NF, and a very high input linearity by
means of its passive mixer.
Embedding two wide band auto calibrating VCOs
and an integer-N synthesizer, the STW82101B is
suitable for both Rx and Tx requirements for
Cellular infrastructure equipment.
The integrated RF balun and internal matching
permit direct 50 ohm single-ended interface to RF
port. The IF output is suitable for driving 200-ohm
impedance filters.
By embedding a DAC with dual current output to
drive an external PIN diode attenuator, the
STW82101B replaces several costly discrete
components and offers a significant footprint
reduction.
The STW82101B device is designed with
STMicroelectronics advanced 0.35 µm
SiGe process. Its performance is specified over a
-40 °C to +85 °C temperature range.
■
■
■
■
■
■
May 2012
This is information on a product in full production.
Doc ID 018503 Rev 3
1/68
www.st.com
1
Contents
STW82101B
Contents
1
2
3
4
5
6
7
8
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Test conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Typical performance characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
8.1
Circuit description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
8.1.1
8.1.2
8.1.3
8.1.4
8.1.5
8.1.6
8.1.7
8.1.8
8.1.9
Reference input stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Reference divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Prescaler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
A and B counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Phase frequency detector (PFD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Lock detect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Mute until lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Charge pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Voltage controlled oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
VCO selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
VCO frequency calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28
VCO calibration auto-restart feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
VCO voltage amplitude control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
8.1.10
8.1.11
8.1.12
Output stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
External VCO buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Mixer and IF amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
LO mixer driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Mixer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
IF amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
8.1.13
Dual output current DAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2/68
Doc ID 018503 Rev 3
STW82101B
Contents
9
I2C bus interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
9.1
I
2
C general features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
9.1.1
9.1.2
Data validity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
START and STOP conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
START condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
STOP condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
9.1.3
9.1.4
9.1.5
9.1.6
9.1.7
Byte format and acknowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Device addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Single-byte write mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Multi-byte write mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Current byte address read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
9.2
I
2
C timing specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
9.2.1
9.2.2
9.2.3
Data and clock timing specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
I
2
C START and STOP timing specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
I
2
C acknowledge timing specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
I
2
C register summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
I
2
C register definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
VCO calibration procedure (I
2
C interface) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Power ON sequence (I
2
C interface) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
VCO calibration auto-restart procedure (I
2
C interface) . . . . . . . . . . . . . 47
9.3
I2C registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
9.3.1
9.3.2
9.4
Device calibration through the I
2
C interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9.4.1
9.4.2
9.4.3
10
SPI digital interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
10.1
10.2
10.3
SPI general features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
SPI timing specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
10.2.1
Data, clock and load timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
SPI registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
10.3.1
10.3.2
SPI register summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
SPI register definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
10.4
Device calibration through the SPI interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
10.4.1
10.4.2
10.4.3
VCO calibration procedure (SPI interface) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Power ON sequence (SPI interface) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
VCO calibration auto-restart procedure (SPI interface) . . . . . . . . . . . . . 55
Doc ID 018503 Rev 3
3/68
Contents
STW82101B
11
Application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
Application circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Standard Mode Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Diversity mode operation with same LO frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Diversity mode operation with different LO frequencies . . . . . . . . . . . . . . 60
External VCO standard mode operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
External VCO diversity mode operation with same LO . . . . . . . . . . . . . . 62
12
13
14
Evaluation kit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4/68
Doc ID 018503 Rev 3
STW82101B
List of tables
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Table 15.
Table 16.
Table 17.
Table 18.
Table 19.
Table 20.
Table 21.
Table 22.
Table 23.
Table 24.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Pin list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Digital logic levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Down converter mixer and IF amplifier electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Pin diode attenuator driver (dual output current DAC) electrical characteristics. . . . . . . . . 17
Integer-N synthesizer electrical characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Phase noise performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Current values for CPSEL[2:0] selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
VCOA performance against amplitude setting (frequency = 3.6 GHz) . . . . . . . . . . . . . . . . 31
VCOB performance against amplitude setting (frequency = 4.3 GHz) . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Linearity performance against IFAMP[1:0] configuration (typical condition) . . . . . . . . . . . . 33
I
2
C data and clock timing parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
I
2
C START and STOP timing parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
I
2
C acknowledge timing parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
I
2
C register list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Address decoder and outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
SPI timing parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
SPI register list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Application circuit component values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Evaluation kit order code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
VFQFPN-44 package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Doc ID 018503 Rev 3
5/68
京公网安备 11010802033920号
EEWORLD
