AK1575

[AK1575]
AK1575
Up Converter Mixer with
Fractional-N Frequency Synthesizer and VCO
概 要
1.
AK1575 は周波数変換において高い線形性が必要とされるアプリケーション向けの VCO およびフラク
ショナル-N 周波数シンセサイザを内蔵した周波数ミキサです。ミキサ部は、シングルエンドの入力と差
動の出力の回路から構成され、入力は 20MHz から 500MHz まで出力は 690MHz から 4000MHz に対応し
ています BIAS 端子に接続される抵抗により消費電流とアナログ性能の調整が可能です。ミキサ部は
電源電圧 4.75V～5.25V で動作します。
一方、ローカルは内蔵した VCO およびフラクショナル-N シンセサイザとローカル分周器により
262.5MHz～4400MHz を発生し,ミキサ部に供給するとともに、端子から外部に出力することができます。
AK1575 の周波数シンセサイザは内蔵の VCO をパワーダウンし、外部の VCO と組み合わせて、ロー
カル周波数を発生させることができます。VCO および周波数シンセサイザをパワーダウンし、外部ロー
カルでミキサを駆動させることもできます。VCO および周波数シンセサイザ部は電源電圧 2.7V～3.6V
または 4.75V～5.25V で動作します。CPU インターフェースは 24bit のシリアルデータでインターフェー
ス電圧 2.7V～5.25V で動作します。
特 長
2.
全体

RF 出力周波数範囲 :
690MHz to 4.0GHz

IF 入力周波数範囲
20MHz to 500MHz

内部 LO 出力周波数範囲
262.5MHz to 4.4GHz

電源電圧 :
4.75V to 5.25 V (Mixer)
2.7 to 3.6V / 4.75 to 5.25V (Synth./VCO)

消費電力

パッケージ :
32 ピン QFN (0.5mm ピッチ、5mm × 5mm × 0.85mm)

動作温度 :
-40°C ~ 85°C
:
150mA typ.
Synth/VCO

規格化位相雑音（フラクショナルモード時）

位相雑音
-218dBc/Hz
-111dBc/Hz @100kHz fo=2.1GHz
Mixer（frf=2GHz）

変換利得
-1.5dB typ.

入力 3 次インターセプトポイント
+24dBm typ.

雑音指数
13dB typ
Application
基地局間通信
セルラー基地局、リピータ
M1552-J-00
1
2013/8
[AK1575]
目 次
3.
1.
概 要__________________________________________________________________ 1
2.
特 長__________________________________________________________________ 1
3.
目 次__________________________________________________________________ 2
4.
ブロック図と機能説明_______________________________________________________ 3
5.
端子機能説明および配置 ___________________________________________________ 4
6.
絶対最大定格____________________________________________________________ 6
7.
推奨動作条件____________________________________________________________ 7
8.
電気的特性 _____________________________________________________________ 7
9.
機能説明 ______________________________________________________________ 11
10.
ループフィルター接続図 ___________________________________________________ 12
11.
レジスタマップ ___________________________________________________________ 13
12.
ロック検出 ______________________________________________________________ 23
13.
周波数設定 ____________________________________________________________ 26
14.
高速引き込みモード ______________________________________________________ 27
15.
VCO ___________________________________________________________________ 28
16.
パワーアップシーケンス ____________________________________________________ 29
17.
標準測定回路___________________________________________________________ 30
18.
LSI インターフェース回路 __________________________________________________ 32
19.
外形寸法図 ____________________________________________________________ 34
20.
マーキング _____________________________________________________________ 35
M1552-J-00
2
2013/8
[AK1575]
GND
CPVDD
PDN
CPBIAS
CPBUFVDD
Lock
Detect
Dig
LDO
VREF1
ブロック図と機能説明
SVDD
TEST1
TEST2
4.
LD
GND
R Counter
8bit
REFIN
CLK
DATA
LE
Phase
Frequency
Detector
VIREFGEN
Divider
1/N
N=1,2,4,8
MIXINP
MIXINN
LOP
LON
MUX
N-Counter
VCOVDD
VCNT
VCO
Calibration
GND
VREF2
GND
VCO
ΔΣ
Modulator
MIXBIAS
CP
Fast Counter
Register
24bit
PVDD
Charge
Pump
OAVDD
MUX
MIXOUTN
MIXOUTP
LOVDD
MIXVDD
Mixer
Fig.1 Block Diagram
ブロック機能説明
ブロック
機能
MIXER
IF 信号を、RF 信号に変換する、周波数ミキサです。
N divider
VCO 信号を分周して、位相比較器（PFD）に渡します。
ΔΣ Modulator
N divider のモジュラスをコントロールし、分数分周を実現します。
R counter
基準クロック信号を分周して、位相比較器（PFD）に渡します。
PFD（Phase Frequency Detector）
分周された VCO 信号と比較周波数の位相差を検出し、Charge Pump
を駆動します。
Charge Pump
PFD で検出された位相差に応じた電荷を出力します。
VCO
3 つのバンドに分けられた電圧制御発振器です。
M1552-J-00
3
2013/8
[AK1575]
5.
端子機能説明および配置
1. 端子機能
端子
番号
端子名
I/O
1
VREF1
AO
2
3
PVDD
GND
P
G
4
MIXBIAS
AI
Connecting a register to the ground
plane
5
6
MIXINN
MIXINP
AI
AI
Mixer input
Mixer complementary input
7
MIXVDD
P
Mixer Power Supply
8
LOVDD
P
9
10
MIXOUTP
MIXOUTN
AO
AO
Mixer Local Power Supply
Mixer output
Mixer complementary Output
11
PDN
DI
Power Control
A logic low on this pin power down
the device
シュミットトリガ入力
12
LE
DI
Load Enable
シュミットトリガ入力
13
CLK
DI
Serial Clock Input
シュミットトリガ入力
14
DATA
DI
Serial Data Input
シュミットトリガ入力
15
16
17
18
LD
SVDD
LOP
LON
DO
P
AIO
AIO
19
OAVDD
P
20
GND
G
21
VCNT
AI
Control Input to VCO
22
VREF2
AO
Connecting a capacitor to the ground
plane
23
GND
G
24
VCOVDD
P
VCO Power Supply
25
CPBIAS
AI
Connecting a registerto the ground
plane
26
CP
AO
Charge Pump Output
27
GND
G
M1552-J-00
端子機能
Power
Down 時
備考
Connecting a capacitor to the ground
plane
Synthesizer Power Supply
Lock Detect Output
Interface Power Supply
Local complementary Input / Output
Local Input / Output
Open collector
Open collector
LOW
Local Output Amplifier Power Supply
4
Tri-State
2013/8
[AK1575]
端子
番号
28
端子名
I/O
CPVDD
P
Charge Pump Power Supply
29
CPBUFVDD
P
Charge Pump Pre-Buffer Power
Supply
30
TEST1
DI
Test enable:A logic low on this pin test
mode the device.
Pull Down
シュミットトリガ入力
31
TEST2
DI
Test enable:A logic low on this pin test
mode the device.
Pull Down
シュミットトリガ入力
32
REFIN
AI
Reference Input
注1)
Power
Down 時
端子機能
備考
裏面中央の露出パッド(Exposed Pad)はグラウンドに接続して下さい。
欄記号説明
AI:Analog input pin
DO: Digital output pin
AO:Analog output pin
P: Power supply pin
AIO:Analog I/O pin
G:Ground pin
DI:Digital input pin
2. 端子配置図
24
23 22
21
20
19
18
17
25
16
26
15
27
14
28
13
33
29
12
30
11
31
10
32
9
1
2
3
4
5
6
7
8
32pin QFN (0.5mm pitch, 5mm x 5mm)
Fig.2
M1552-J-00
Package Pin Layout (Top View)
5
2013/8
[AK1575]
6.
項目
電源電圧
記号
絶対最大定格
min.
max.
単位
備考
VDD1
-0.3
5.5
V
注 1、注 2
VDD2
-0.3
5.5
V
注3
VDD3
-0.3
0
5.5
V
注4
0
V
電圧基準レベル、注 5
グランドレベル
VSS
最大 RF 入力レベル
RFPOW
12
dBm
注6
最大 Lo 入力レベル
LOPOW
12
dBm
注7
アナログ入力電圧
VAIN
VSS-0.3
VDD3+0.3
V
注 1、注 8
デジタル入力電圧 1
VDIN1
VSS-0.3
VDD1+0.3
V
注 1、注 9
デジタル入力電圧 2
VDIN2
VSS-0.3
VDD3+0.3
V
注 1、注 10
入力電流
IIN
-10
10
mA
保存温度
Tstg
-55
125
°C
注1
電圧は全て接地端子基準： 0V
注2
SVDD 端子が該当します。
注3
MIXVDD,LOVDD 端子が該当します。
注4
CPVDD,CPBUFVDD,PVDD,VCOVDD,OAVDD 端子が該当します。
注5
GND 端子が該当します。
注6
MIXINP,MIXINN 端子が該当します。
注7
LOP,LON 端子が該当します。
注8
VCNT,REFIN 端子が該当します。
注9
CLK,DATA,LE,PDN 端子が該当します。
注10
TEST1,TEST2 端子が該当します。
これらの値を超えた条件で使用した場合、デバイスを破壊することがあります。また通常の動作は保証
されません。
M1552-J-00
6
2013/8
[AK1575]
7.
項目
記号
動作温度
電源電圧
MIN
推奨動作条件
TYP
MAX
単位
85
°C
Ta
-40
VDD1
2.7
3.0
5.25
V
VDD2
4.75
5
5.25
V
2.7
3
3.6
V
4.75
5
5.25
V
VDD3
備考
注１
注2
注3
注1 端子 SVDD 端子が対象です。
注2 端子 MIXVDD,LOVDD 端子が対象です
注3 端子 CPVDD,CPBUFVDD,PVDD,VCOVDD,OAVDD 端子が対象です。
8.
電気的特性
1. デジタル DC 特性
項目
記号
条件
高レベル入力電圧
低レベル入力電圧
Vih
Vil
高レベル入力電流 1
Iih1
高レベル入力電流 2
Iih2
低レベル入力電流
Iil
高レベル出力電圧
Voh
Ioh = -500µA
低レベル出力電圧
Vol
Iol = 500µA
MIN
TYP
単位
備考
V
注1
0.2×VDD1
V
注1
1
µA
注1
106
µA
注2
1
µA
注1
V
注3
V
注3
MAX
0.8×VDD1
Vih
=VDD1=5.25V
Vih =
VDD2=5.25V
Vil = 0V,
VDD1=5.25V
-1
27
-1
53
VDD1-0.4
0.4
注4 端子 CLK、DATA、LE、PDN が該当します。
注5 端子 TEST1、TEST2 が該当します。
注6 端子 LD が該当します。
M1552-J-00
7
2013/8
[AK1575]
2.シリアルインターフェースタイミング
＜書き込みタイミング＞
Tcsu
Tlesu
Tle
LE
(Input)
Tch
Tcl
CLK
(Input)
Tsu
DATA
(Input)
D19
Thd
D18
6
D0
A3
A2
A1
A0
Fig.3 Serial Interface Timing
シリアルインターフェースタイミング
項目
記号
MIN
クロック L レベルホールド時間
Tcl
25
ns
クロック H レベルホールド時間
Tch
25
ns
クロックセットアップ時間
Tcsu
10
ns
データセットアップ時間
Tsu
10
ns
データホールド時間
Thd
10
ns
LE セットアップ時間
Tlesu
10
ns
Tle
25
ns
LE パルス幅
M1552-J-00
8
TYP
MAX
単位
備考
2013/8
[AK1575]
3. アナログ特性
特記なき場合VDD1=2.7～5.25V,VDD2=4.75～5.25V,VDD3=2.7～3.6V or 4.75～5.25V、-40℃＜Ta＜85℃,
CPBIAS=27kohm,MIXBIAS=33kohm,IF入力周波数=200MHz,内部VCO使用時の規定です。
項目
Min.
Typ.
Max.
単位
RF Frequency Range
690
4000
MHz
IF Frequency Range
20
500
MHz
Internal LO Frequency Range
275
4400
MHz
Internal VCO Frequency Range
2200
4400
MHz
備考
LO input Level1
-5
0
+5
dBm
{MODE}=2,差動入力時
もしくは｛MODE｝=3
LO Input Level2
-5
0
+1
dBm
{MODE}=2,シングル入力時
6
dBm
{LOLV}=3
3
dBm
{LOLV}=2
0
dBm
{LOLV}=1
-6
dBm
{LOLV}=0
LO Output Level @1GHz
Mixer
Mixer Input impedance
50
Ω
with matching circuit
Mixer Output impedance
200
Ω
with matching circuit
kΩ
MIXBIAS 端子に接続します
電流調整用抵抗
22
33
56
RFOUT=2GHz
Conversion Gain
RF P1dB
-4.5
-1.5
7
10
dBm
70
dBm
24
dBm
設計保証値
dB
設計保証値
IIP2
IIP3
20
NF
1.5
13
Local Leakage LO-to-RF
Local Leakage LO-to-IF
16
dB
-50
dBm
Use internal VCO
-50
dBc
Use external Local
-80
dBm
Use internal VCO
-70
dBc
Use external Local
RFOUT=1GHz
NF
11
dB
RFOUT=4GHz
NF
M1552-J-00
16
dBｃ
9
2013/8
[AK1575]
項目
MIN
TYP
MAX
単位
備考
REFIN 特性
入力感度
0.4
2
Vpp
入力周波数
10
300
MHz
位相比較器
位相検出器周波数
1.2
40
MHz
チャージポンプ
チャージポンプ最大値
2400
μA
チャージポンプ最小値
300
μA
1
nA
Icp TRI-STATE リーク電流
CP Output Range
0.5
チャージポンプ電流調整用抵
22
VDD3
-0.5
V
33
kΩ
27
抗
Ta=25℃
CPBIAS 端子に接続しま
す
Normalized Phase Noise
-218
dBc/Hz
VCO
Operating Frequency Range
2100
3000
MHz
VCO1
2700
3400
MHz
VCO2
3400
4400
MHz
VCO3
VCO sensitivity
Phase Noise
@2.1GHz
fv×0.02
MHz/V
10kHz offset
-85
dBc/Hz
100kHz offset
-111
dBc/Hz
1MHz offset
-132
dBc/Hz
10MHz offset
-152
dBc/Hz
項目
MIN
TYP
MAX
fv:発振周波数
単位
備考
消費電流
IDD1
1
2
IDD2
140
200
IDD3
150
210
IDD4
190
270
M1552-J-00
10
mA
PDN=”L”
mA
PDN=”H”,{MIXEN}=1,
{MODE}=0,{DIV}=0
PDN=”H”,{MIXEN}=1,
mA
{MODE}=0,{DIV}≧2
mA
PDN=”H”,{MIXEN}=1,
{MODE}=1,{DIV}≧2
2013/8
[AK1575]
9.
機能説明
・動作モード
AK1575 の動作モードは PDN 端子とレジスタにより下記のように制御されます。
Function
端子
PDN
StandBy1
レジスタ
{MIXEN}
各部動作
MODE
[1]
MODE
[0]
ミキサ部
シンセサイ
VCO 部
LOP、
LON 端子
ザ部
禁止
“L”
“H”
X
0
X
0
X
0
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
ON
OFF
OFF
Func1
Func2
StandBy2
Func3
Func4
Func5
Func6
“H”
“H”
“H”
“H”
“H”
“H”
“H”
0
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
ON
ON
OFF
ON
ON
ON
OFF
ON
OFF
OFF
ON
ON
OFF
OFF
Output
Input
OFF
OFF
Output
Input
Input
StandBy1: スタンバイモードです。消費電流が最小になります。レジスタの書き込みは可能です。
Func1: VCO、シンセサイザ部が動作し LOP、LON 端子より信号を外部に出力します。
Func2: シンセサイザ部のみ動作します。外部 VCO を用いて、PLL 動作させることができます。
StandBy2: スタンバイモードです。消費電流が最小になります。レジスタの書き込みは可能です。
Func3: VCO、シンセサイザ部、ミキサ部が動作します。
Func4: Func1 に加えてミキサ部が動作します。
Func5: Func2 に加えてミキサ部が動作します。
Func6: ミキサ部のみ動作します。LOP,LON 端子よりローカル信号を入力してください。
M1552-J-00
11
2013/8
[AK1575]
10. ループフィルター接続図
Phase Detector
Loop Filter
up
R3
CP
C1
down
R2
C3
Timer
C2
VCO
Fig.4 Loop Filter Schematic
M1552-J-00
12
2013/8
[AK1575]
11. レジスタマップ
Name
Data
Address
0
0
0
1
0
0
1
0
Freq3
0
0
1
1
Function
0
1
0
0
Freq1
Freq2
D19～D0
レジスタ設定
Name
D19
D18
D17
D16
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Address
Freq1
0
0
0
VCO
[1]
VCO
[0]
DIV
[1]
DIV
[0]
0
INT
[11]
INT
[10]
INT
[9]
INT
[8]
INT
[7]
INT
[6]
INT
[5]
INT
[4]
INT
[3]
INT
[2]
INT
[1]
INT
[0]
0x01
Freq2
0
CP1
[2]
CP1
[1]
CP1
[0]
0
CP2
[2]
CP2
[1]
CP2
[0]
FRAC
[11]
FRAC
[10]
FRAC
[9]
FRAC
[8]
FRAC
[7]
FRAC
[6]
FRAC
[5]
FRAC
[4]
FRAC
[3]
FRAC
[2]
FRAC
[1]
FRAC
[0]
0x02
Freq3
R
[7]
R
[6]
R
[5]
R
[4]
R
[3]
R
[2]
R
[1]
R
[0]
MOD
[11]
MOD
[10]
MOD
[9]
MOD
[8]
MOD
[7]
MOD
[6]
MOD
[5]
MOD
[4]
MOD
[3]
MOD
[2]
MOD
[1]
MOD
[0]
0x03
0
LDCNT
SEL
LD
MTLD
FAST
EN
FAST
[3]
FAST
[2]
FAST
[1]
FAST
[0]
CP
HIZ
DSM
ON
MIX
EN
MODE MODE
[1]
[0]
LOLV
[1]
LOLV
[0]
0x04
Function
CALTM CALTM CALTM CALTM
[3]
[2]
[1]
[0]
MS1552-J-00
13
2013/8
[AK1575]
■レジスタ書き込み注意点
①<アドレス 0x02、0x03>は<アドレス 0x01>書き込み時に、各回路へ反映されます。
②<アドレス 0x04>は単独で書き込み可能です。
③空欄のレジスタには”0”を入れてください。
電源投入直後は、レジスタ値が不確定です。確定させるためには全アドレスへの書込みが必要で
す。レジスタの書込みについては、16.パワーアップシーケンスを参照してください。
MS1552-J-00
14
2013/8
[AK1575]
< Address0x01 :Freq1 >
D[16:15]
VCO[1:0]：VCO 発振周波数の選択
使用する周波数に合わせて、VCO の発振周波数を選択します。
VCO[1:0]
VCO 発振周波数範囲
Dec
周波数
0
2.1GHz～3.0GHz
1
3.0GHz～3.4GHz
2
3.4GHz～4.4GHZ
3
prohibit
D[14:13]
DIV[1:0]：LoDivier 分周数の設定
使用する周波数に合わせて、LoDivider の分周数を選択します。
DIV[1:0]
LoDivider 分周数
Dec
分周数
0
分周しない
1
2 分周
2
4 分周
3
8 分周
D[11:0]
INT[11:0]：NDivider 整数分周数の設定
周波数シンセサイザの整数分周数を設定します。
35～4091 の範囲内で設定してください。
MS1552-J-00
15
2013/8
[AK1575]
< Address0x02 :Freq2 >
D[18: 16]
CP1[2:0] ：
通常状態のチャージポンプ電流値設定
CP2[2:0] ：
高速引き込み動作時のチャージポンプ電流値設定
D[14:12]
チャージポンプ電流の設定値を CP1、CP2 として 2 種類設定できます。
CP1 は通常状態のチャージポンプ電流設定値となります。
CP2 は高速引き込みモード時に反映されます。
チャージポンプ電流は下記数式で決定されます。
チャージポンプ電流[A]＝Icp_min [A] ×(CP1or2 設定値＋１)
Icp_min [A] = 8.1 / BIAS ピン接続抵抗[ohm]
チャージポンプ電流設定値 (typ) unit：μA
CPBIAS 接続抵抗値
CP1[2:0]
CP2[2:0]
33kohm
27kohm
22kohm
0
245
300
368
1
491
600
736
2
736
900
1105
3
982
1200
1473
4
1227
1500
1841
5
1473
1800
2209
6
1718
2100
2577
7
1964
2400
2945
D[11:0]
FRAC[11:0]：NDivider 分数分周の分子の設定
周波数シンセサイザの分数分周の分子を設定します。
0≦FRAC＜MOD の範囲内で設定してください。
0 に設定すると ΔΣ 部は停止し、整数分周 PLL として動作します。
MS1552-J-00
16
2013/8
[AK1575]
< Address0x03 :Freq3 >
D[19：12]
R[7:0] : 8bit Reference Counter
注） 最大 PFD 周波数は 40MHｚです。
R[13:0]
Divide Ratio
0
設定禁止
1
1
2
2
3
3
4
4
・
・
・
・
・
・
253
253
254
254
255
255
D[11:0]
MOD[11:0]：NDivider 分数分周の分母の設定
周波数シンセサイザの分数分周の分母を設定します。
2≦MOD≦4095 の範囲内で設定してください。
MS1552-J-00
17
2013/8
[AK1575]
< Address0x04 :function >
D[19：16]
CALTM[3:0] : VCO キャリブレーション精度設定
VCO の自走周波数のキャリブレーションの精度を設定します。{CALTM[3:0]}の値を大き
くすると、キャリブレーションの精度は向上しますが、キャリブレーション時間は長く
なります。以下の式に従った整数値を設定することを推奨します。ただし、{CALTM[3:0]}
は 1 から 11 の範囲で設定してください。0 および 12 以上は設定禁止です。
{CALTM[3:0]}≧ log2(FPFD（PFD 周波数）/20000)
キャリブレーション時間はおおよそ次の値となります。
キャリブレーション時間 = 1 /FPFD × {6 + 2^{CALTM[3:0]}×8 + 3}
D[14]
LDCNTSEL : Lock Detect Precision
デジタルロック検出モード時の判定回数を設定します。
詳細は「ロック検出」章をご参照ください。
ロック検出回数
0: 15
1: 31
アンロック検出回数
0: 3
1: 7
D[13]
LD : ロック検出機能切替設定
LD 端子（ロック検出端子）の機能を設定します。
詳細は「9. ロック検出」をご参照ください。
0: ディジタルロックディテクトモード
1: アナログロックディテクトモード
MS1552-J-00
18
2013/8
[AK1575]
D[12]
MTLD : ２分周器動作設定
アンロック時に出力をＭＵＴＥする機能を設定します。
0: アンロック時に出力を MUTE しない。
1: アンロック時に出力を MUTE する。
※{LD}=1 の時には{MTLD}=0 にしてください。
D[11]
FASTEN : 高速引き込みモード設定
高速引き込みモードの有効／無効設定を行います。
0: 高速引き込みモード無効
1: 高速引き込みモード有効
高速引き込みモードの詳細は「11. 高速引き込みモード」をご参照ください。
MS1552-J-00
19
2013/8
[AK1575]
D[10:7]
FAST[3:0] : FAST カウンタ時間設定。
高速引き込みモードの有効時間を設定します。
FAST カウンタ設定値＝511＋FAST[3:0]×512
TIMER[3:0]
タイマーカウント値
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
511
1023
1535
2047
2559
3071
3583
4095
4607
5119
5631
6143
6655
7167
7679
8191
D[6]
CPHIZ : チャージポンプ出力 TRI-STATE 設定
チャージポンプ出力を Tri-State に設定します。
0: 通常出力
1: Tri-State
D[5]
DSMON : ΔΣ モジュレータの動作設定
整数分周設定時の ΔΣ モジュレータの動作を設定します
0: ΔΣ モジュレータを動作しない。
1: ΔΣ モジュレータを動作。
MS1552-J-00
20
2013/8
[AK1575]
D[4]
MIXEN : ミキサ電源設定
ミキサ部の動作を設定します。
0: スタンバイ
1: 動作
MS1552-J-00
21
2013/8
[AK1575]
D[3:2]
MODE[1:0] : ローカル動作設定
周波数シンセサイザ、VCO、LOP 端子、LON 端子の動作を設定します。
ローカル部動作
MODE[1:0]
0
内部のシンセサイザと VCO が動作します
内部のシンセサイザと VCO が動作し、LOP/LON 端子より出力しま
1
す
2
外部 VCO を内部のシンセサイザで動作させるモードです
3
外部で発生したローカル信号を使用するモードです
D[1:0]
LOLV[1:0] : ローカル出力パワー設定
{MODE[1:0]}=1 のとき、LOP,LON 端子より出力するローカル信号のパワーを設定します
MS1552-J-00
LOLV[1:0]
LOP,LON 出力パワー [dBm]
0
-6
1
0
2
3
3
6
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2013/8
[AK1575]
12. ロック検出
ロックディテクトは< アドレス 0x04 >の D[13]の LD により出力の方法が選択されます。D[13]
を”1”にした場合は Phase Detector より位相比較の結果がそのまま出力されます。（本 LSI ではこ
れをアナログロック検出と呼びます。
）D[13]を”0”に設定した場合は内部ロジックに従い、ロック
ディテクトが信号が出力されます。
（本 LSI ではこれをデジタルロック検出と呼びます。）
デジタルロック検出の方法は以下の通りです。
周波数設定をした際、LD はアンロック状態（LOW）となります。
デジタルロック検出は位相誤差が=REFIN 周期以下の状態が続けて N 回検出されると LD 端子が
HIGH となります。アンロックは LD 端子が HIGH の状態から位相誤差 T 以上が N 回続けて検出
されると LD 端子が LOW となります。
判定回数 N は< アドレス 0x04 >の D[14]=LDCNT で設定できます。
LDCNT 設定値とカウント回数 N
アンロック⇒ロック
0：カウント回数 15 回
1：カウント回数 31 回
ロック⇒アンロック
0：カウント回数 3 回
1：カウント回数 7 回
ロックディテクト信号は以下に従います。
リファレンスクロック
位相比較周波数信号
T/2
発振周波数の分周クロック
Phase detector の出力波形
サンプルできない
ので無視される
有効
無視
無視
有効
無視
N 回のサンプル無視（T/2 以下）を
検出で LD が”High”になる。
LD 出力
R=1 の場合
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2013/8
[AK1575]
リファレンスクロック
位相比較周波数信号
T
発振周波数の分周クロック
Phase detector の出力波形
サンプルできない
有効
ので無視される
サンプルできない
ので無視される
有効
無視
N 回のサンプル無視（T 以下）を
検出で LD が”High”になる。
LD 出力
R > 1 の場合
Fig5. Digital Lock Detect Operations
アンロック⇒ロック
Unlock(LD=LOW)
Flag=0
No
Phase Error < T
Yes
Flag=Flag+1
No
Flag>N
Yes
Lock(LD=HIGH)
MS1552-J-00
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2013/8
[AK1575]
ロック⇒アンロック
Lock(LD=HIGH)
Flag=0
No
Phase Error > T
Yes
Flag=Flag+1
No
Flag>N
Yes
Unlock(LD=LOW)
MS1552-J-00
25
2013/8
[AK1575]
13. 周波数設定
＜シンセサイザの設定＞
本 LSI では、次に示す計算式で周波数を設定します。
設定周波数＝Ref Frequency*(INT+FRAC/MOD)
Ref Frequency
：比較周波数
INT
：整数分周設定値 (アドレス 0x01：INT[11:0]参照）
FRAC
：分子設定値 (アドレス 0x02：FRAC[11:0]参照）
MOD
：分母設定値 (アドレス 0x03：MOD[11:0]参照）
IN[11:0]は 35～4091 の範囲で設定してください。
FRAC[11:0]は 0≦FRAC≦(MOD-1)で設定してください。
MOD[11:0]は 2～4095 の範囲で設定してください。
○ 設定値計算例
Ref Frequency=19.2MHz で、設定周波数=2460.1MHz を実現する場合、下記のように設定してく
ださい。
INT
=
128
FRAC
=
25
MOD
=
192
設定周波数 = 19.2MHz * (128 + (25 / 192) = 2460.1MHz
周波数設定は、
<アドレス 0x01,0x02,0x03>を書き込むことで、
設定されます。
<アドレス 0x02,0x03>
は、アドレス 0x01 が書き込まれた時点で、内部回路に反映されます。
<アドレス 0x01>の書き込み時には、シンセサイザブロックがパワーオンしている必要がありま
す。<アドレス 0x01>の書き込みをトリガーとして、周波数設定、VCO キャリブレーション、高
速引き込みカウンタが動作します。周波数を正しく設定するには、<アドレス 0x04>の
{MODE[1:0]}レジスタが 0～3 で且つ PDN 端子が”H”状態のときに、アドレス 0x01 を書き込んで
ください。
MS1552-J-00
26
2013/8
[AK1575]
14. 高速引き込みモード
本 IC では、< アドレス 0x04 >の{FASTEN}=”1”に設定することで、高速引き込みモードが有効
になります。
○高速引き込みモード動作
{FASTEN}=”1”設定時に<アドレス 0x01>の書き込みを行うと、キャリブレーション実施後、高
速引き込みモードとなります。高速引き込みモードは、< アドレス 0x04 >の FAST[3:0]で設定さ
れたタイマー区間だけ有効になり、チャージポンプ電流が CP2 設定になります。タイマー区間終
了後は、CP1 設定に戻ります。キャリブレーションについては 12.VCO をご参照ください。
タイマー区間
動作モード
通常状態
チャージポンプ
電流設定
CP1 設定
キャリブレーション 高速引き込み状態
Hi-Z
CP2 設定
通常状態
CP1 設定
周波数切り替え<アドレス 0x01>書き込み
Fig.6 .高速引き込みモードタイミングチャート
○タイマー時間
< アドレス 0x04>の{FAST[3:0]}で設定します。時間計算は次の数式に従います。
FAST カウンタ設定値＝511＋FAST[3:0]×512
MS1552-J-00
27
2013/8
[AK1575]
15. VCO
○ キャリブレーション
本 IC の VCO は広い周波数範囲を実現するため、3 つの独立した VCO を内蔵しています。3 つ
の VCO の選択は、<アドレス 0x01>の{VCO[1:0]}レジスタにより行います。また、各 VCO は低
位相ノイズと低感度（Kvco）,および広い周波数範囲を実現するために、複数のバンドに分割さ
れており、周波数設定時に最適なバンドを選択するキャリブレーションを実施します。
本 IC は<アドレス 0x04>の{MODE[1]}レジスタが 0、且つ PDN 端子が”H”状態のときに、<アド
レス 0x01>の書き込みを行うとキャリブレーションを開始します。キャリブレーション時にはコ
ントロール電圧はＩＣ内部で遮断され、内部の基準電圧に接続されます。また、キャリブレーシ
ョン中はチャージポンプ出力はディセーブルとなります。
キャリブレーションを正しく実行するため、内部バイアスが安定している必要があります。この
ため、<アドレス 0x01>書き込みは、LDO 安定後、PDN 端子の立ち上がりから<アドレス 0x01>
書き込みまで 500μs 以上待つ必要があります。キャリブレーションに要する時間はレジスタ
｛CALTM[3:0]｝に依存します。{CALTM[3:0]}を大きくすると、キャリブレーションの精度は上
がりますが、キャリブレーションに要する時間は長くなります。十分なキャリブレーション精度
を実現するため、
｛CALTM[3:0]｝は下記の計算式で算出される値を推奨します。ただし、
｛CALTM[3:0]｝は 1 から 11 の範囲で設定してください。0 および 12 以上は設定禁止です。
{CALTM[3:0]}≧ log2(FPFD（PFD 周波数）/20000)
また、キャリブレーションに要する時間は、おおよそ次の値となります。
キャリブレーション時間 = 1 /FPFD × {6 + 2^{CALTM[3:0]}×8 + 3}
MS1552-J-00
28
2013/8
[AK1575]
16. パワーアップシーケンス
min. 10msec
①
min. 500usec
②
③
④
PDN端子
VDD1,VDD2,VDD3
VREF1(LDO)出力
レジスタ書き込み
禁止
シンセ動作
パワーダウン
ミキサ動作
パワーダウン
不安定
ＶＣＯキャリブレーション 高速引き込み
ロック状態
動作
Fig.7 パワーアップシーケンス
① PDN 端子を”L”に設定し、電源(VDD1,VDD2,VDD3)を立ち上げます。
② VREF1(LDO)安定時間 10msec 後、アドレス 0x01～0x04 を書き込みます。
③ PDN 端子を”H”に設定すると、内部回路が動作状態となりますが、この状態では
シンセサイザは不安定です。
④ 内部バイアス回路安定時間 500usec 後、周波数設定（アドレス 0x01）を書き込む
と、VCO はキャリブレーションを開始し、高速引き込み動作後シンセサイザはロ
ック状態となります。高速引き込みと VCO キャリブレーションの詳細は、14.高
速引き込みモード、15.VCO をご覧ください。
注 1)
電源立ち上げ後のレジスタは初期値が不安定です。確定させるためには、全アドレス
への書き込みが必要です。
注 2)
電源の立ち上がりから LDO が安定するまで約 10ms かかります。
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2013/8
[AK1575]
17. 標準測定回路
１．評価ボード回路図および外付け部品
Fig.8. Typical Evaluation Board Schematic
AK1575 標準測定回路の外付け部品
Ref
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
Value
100pF
220nF
10nF
100pF
整合用
整合用
10nF
100pF
10nF
Ref.
C10
C11
C12
C13
C14
C15
C16
C17
C18
Value
2.7nF
100pF
整合用
整合用
整合用
整合用
整合用
整合用
整合用
Ref.
C19
C20
C21
C22
C23
C24
C25
C26
C27
Value
10nF
100pF
100pF
10nF
100pF
10nF
470nF
100pF
10nF
Ref.
C28
C29
C30
C31
C32
C33
C34
C35
L1
Value
Loop Filter
Loop Filter
Loop Filter
100pF
10nF
10nF
100pF
100pF
整合用
Ref.
L2
L3
L4
L5
R1
R2
R3
R4
Value
整合用
整合用
整合用
整合用
33kΩ
27kΩ
Loop Filter
Loop Filter
注 1） パッケージ裏面中央の露出パッド（Exposed Pad）は、グランドへの接続してください。
注２） TEST1-2 端子は、グランドへ接続してください。
MS1552-J-00
30
2013/8
[AK1575]
2. LOP,LON に外部信号を入力する時の外付け回路
Fig 7 Circuit for local input
LOP,LON に外部信号を入力する時の外付け部品
Ref
C36
C37
Value
100pF
100nF
3. LOP,LON から信号を出力する時の外付け回路
Fig 8
Circuit for local output
LOP,LON に内部信号を出力する時の外付け部品
Ref
C38
C39
L7
L8
R5
MS1552-J-00
Value
100pF
100pF
180nH
180nH
50Ω
31
2013/8
[AK1575]
18. LSI インターフェース回路
ピン
ピン名称
I/O
R0 (Ω)
(Typ.)
11
PDN
DI
300
12
LE
DI
300
13
CLK
DI
300
14
DATA
DI
300
30
TEST1
DI
300
31
TEST2
DI
300
番号
Cur (µA)
(Typ.)
機能
デジタル入力端子
R0
デジタル入力端子 Pull-Down
R0
100k(Typ.)
デジタル出力端子
15
LD
DO
21
VCNT
I
100
32
REFIN
I
300
MS1552-J-00
アナログ入力端子
R0
32
2013/8
[AK1575]
ピン
ピン名称
I/O
R0 (Ω)
(Typ.)
1
VREF1
AO
300
4
MIXBIAS
AO
300
AI
300
AI
300
番号
22
25
VREF2
CPBIAS
Cur (µA)
(Typ.)
機能
アナログ入出力端子
R0
23
CP
O
アナログ出力端子
9
MIXOUTN
O
RF オープンコレクタ出力端子
10
MIXOUTP
O
17
LOP
IO
18
LON
IO
5
MIXINN
IO
6
MIXINP
IO
MS1552-J-00
RF オープンコレクタ入出力端子
RF 入力端子
33
2013/8
[AK1575]
19. 外形寸法図
0.85 0.05
B
25
32
24
1
0.10
C0.35
0.10
3.10 0.10
5.00
3.10
0.05 MAX
A
5.00
16
9
0.10 M C A B
0.10
0.05
(0.20)
0.25
0.08 C
C
0.50 Ref
注)
MS1552-J-00
チップ裏面の露出パッド(Exposed Pad)は、グラウンドへ接続してください。
34
2013/8
0.40 0.10
8
17
[AK1575]
20. マーキング
a. 形状
： QFN
b. 端子数
： 32
c. 1 ピン表示
： ○
d. 品番
： 1575
e. デートコード
： YWWL (4 桁)
Y
： 西暦年下 1 桁
(2013 年 → 3,
2014 年 → 4...)
WW ： 週
L
： 製品ごとに同一週ウェハロットの区別 (A, B, C…)
→ ロットごとに A から付番
1575
YWWL
(d)
(e)
○(c)
MS1552-J-00
35
2013/8
[AK1575]
重要な注意事項
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「本製品」といいます。
）
、および、本製品の仕様につきましては、本製
品改善のために予告なく変更することがあります。従いまして、ご使用を検討の際には、本書に掲載した
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しておらず、保証もされていません。そのため、別途弊社より書面で許諾された場合を除き、これらの用
途に本製品を使用しないでください。万が一、これらの用途に本製品を使用された場合、弊社は、当該使
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さい。本製品および本書記載の技術情報を国内外の法令および規則により製造、使用、販売を禁止されて
いる機器・システムに使用しないでください。
5. 本製品の環境適合性等の詳細につきましては、製品個別に必ず弊社営業担当までお問合せください。本製
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調査のうえ、かかる法令に適合するようにご使用ください。お客様がかかる法令を遵守しないことにより
生じた損害に関して、弊社は一切の責任を負いかねます。
6. お客様の転売等によりこの注意事項に反して本製品が使用され、その使用から損害等が生じた場合はお客
様にて当該損害をご負担または補償して頂きますのでご了承ください。
7. 本書の全部または一部を、弊社の事前の書面による承諾なしに、転載または複製することを禁じます。
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2013/8