ETC U7001BG

U7001BG
CT2 Front End IC
Description
U7001BG is a monolithic GaAs transmit/ receive front
end with power amplifier, low noise amplifier and
antenna switch. It is specially designed for operation in
CT2 band and suitable for a frequency range of 839 MHz
to 952 MHz with external matching.
Electrostatic sensitive device.
Observe precautions for handling.
Features
Benefits
D Low supply voltage 3.6 V typical (min. 2.7 V)
D Extended talk time due to low power consumption and
high PAE
D High power added efficiency (typ. 40%)
D Few external components and very small package
save space
D Low power consumption in receive mode
D Power down control pin for low noise amplifier
D Gain control of power amplifier
D Low noise amplifier
D Optional high output power 50 mW @ 5 V supply
voltage
Block Diagram
PA Ctrl VDD (PA) PA Out
12
PA In
VDD (LNA /SW)
LNA Ctrl
LNA Out
8
14
16
SW TX
17
SW Ctrl
2
18
PA
Switch
7
20
SW Ant
3
6
LNA
4
5,9,10,11,13,15,19
1
94 8824
LNA In
SW RX
GND
Figure 1. Block diagram
Ordering Information
Extended Type Number
Package
U7001BG-BFS
SSO20
Tube
U7001BG-BFSG3
SSO20
Taped and reeled
Rev. A5, 11-Sep-00
Remarks
1 (15)
U7001BG
Pin Description
SW RX
20
1
SW Ant
SW Ctrl
2
19
LNA Ctrl
3
18 SW TX
GND
LNA In
4
17
GND
5
16 VDD2 (PA)
PA Out
LNA Out
6
15 GND
VDD (LNA/SW)
7
14
PA In
8
13 GND
VDD1 (PA)
GND
9
12
PA Ctrl
GND
10
11
GND
94 8825
Figure 2. Pinning SSO20
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Pin
Symbol
Function
1
SW RX
Switch RX output
2
SW Ctrl
Switch control input
3
LNA Ctrl LNA control input
4
LNA In
5,9,10,
11,13
15,19
GND
6
LNA Out
7
VDD
LNA & Switch power supply
(LNA/SW) voltage
8
PA In
12
PA Ctrl
Low noise amplifier input
Ground
LNA output
Power amplifier input
PA control input
14
VDD1(PA) PA power supply voltage 1
16
VDD2(PA) PA power supply voltage 2
17
PA Out
PA output
18
SW TX
Switch TX input
20
SW Ant
Switch antenna output
Absolute Maximum Ratings
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
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Parameters
Symbol
Value
Unit
VDD
+7
V
Supply voltages
Pins 7, 14 and 16
Input voltages
Pins 4, 8, 18 and 20
Vi
0 to VDD
V
Control voltages
Pins 2, 3 and 12
VC
0 to VDD
V
Channel temperature
Tch
125
°C
Storage-temperature range
Tstg
– 40 to + 125
°C
Thermal Resistance
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ÁÁÁÁÁ
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ÁÁÁÁÁ
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Operating Range
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Parameters
Channel ambient
SSO20
Parameters
Supply voltages
Ambient-temperature range
2 (15)
Pins 7, 14 and 16
Symbol
Value
Unit
Rthch
140
K/W
Symbol
Value
Unit
VDD
2.7 to 5.25
V
Tamb
– 40 to + 85
°C
Rev. A5, 11-Sep-00
U7001BG
Electrical Characteristics Low Noise Amplifier (LNA)
Test conditions (unless otherwise specified): VDD = 3.3 V, Tamb = 25°C, referred to test circuit.
System impedance Zo = 50 W, fRF = 866 MHz
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Parameters
Test Conditions / Pins
Supply-voltage range
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Unit
Pin 7
VDD
2.9
3.6
5.25
V
5.0
mA
Supply current
@ VDD = 2.9 V,
Pin 7
Is
3.5
Supply current
@ VDD = 2.9 V,
LNA Ctrl = 0 V:
LNA“off”
Pin 7
Is
0.5
Pin 4
f
Frequency range
839
866
mA
952
MHz
Linear power gain
Pins 4 and 6
Gp
14
Noise figure
Pins 4 and 6
NF
2.0
Compression
Pins 4 and 6
P_1dB
– 29
– 27
dBm
Third-order input intercept point
Pins 4 and 6
IIP3
– 19
– 17
dBm
IsolLNA
20
25
dB
50
W
50
100
W
VDD–0.5
0.0
VDD
Isolation
Pins 6 and 4
(from output to input)
Input impedance
Pin 4
Output impedance
Pin 6
LNA control voltage
LNA Mode “off”
LNA Mode “on”
Pin 3
VLNA Ctrl
dB
2.5
0.5
dB
V
V
Test conditions (unless otherwise specified); VDD = 2.9 V, Tamb = 25°C, referred to test circuit.
System impedance Zo = 50 W; fRF = 866 MHz
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Parameters
Test Conditions / Pins
Supply-voltage range
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Unit
Pin 7
VDD
2.9
3.6
5.25
V
4.0
mA
Supply current
@ VDD = 2.7 V,
Pin 7
Is
3.0
Supply current
@ VDD = 2.7 V,
LNA Ctrl = 0 V:
LNA“off”
Pin 7
Is
0.5
mA
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Á
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Frequency range
Pin 4
f
839
866
952
MHz
Linear power gain
Pins 4 and 6
Gp
12
Noise figure
Pins 4 and 6
NF
2.0
Compression
Pins 4 and 6
P_1dB
– 29
– 28
dBm
Third-order input intercept point
Pins 4 and 6
IIP3
– 19
– 18
dBm
IsolLNA
20
25
dB
50
W
50
100
W
VDD–0.5
0.0
VDD
Isolation
Pins 6 and 4
(from output to input)
Input impedance
Pin 4
Output impedance
Pin 6
LNA control voltage
Rev. A5, 11-Sep-00
LNA Mode “off”
LNA Mode “on”
Pin 3
VLNA Ctrl
dB
2.5
0.5
dB
V
V
3 (15)
U7001BG
Electrical Characteristics Power Amplifier
Test conditions (unless otherwise specified); VDD = 5.0 V, PA Ctrl = 5 V, Tamb = 25°C, referred to test circuit.
System Impedance Zo = 50 W; fRF = 866 MHz
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Parameters
Test Conditions / Pins
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Unit
2.7
3.6
5.25
V
Supply-voltage range
Pins 14 and 16
VDD1,2
Supply current
Pins 14 and 16
Is
33
40
mA
Supply current
Pin 12
ICtrl
5.0
6.0
mA
Frequency range
Pin 8
f
839
866
952
MHz
Linear power gain
Pins 8 and 17
Gp
34
36
dB
Pout
17
18
dBm
Gc
30
33
dB
Power response
@ Pin = – 14 dBm
Output power
At 3 dB gain compression; Pin 17
Gain control range
Pins 17 and 12
Gain control voltage
Pout = Poutmax
VPA Ctrl
4.5
Gain control voltage
Pout = Poutmax – 16 dB
VPA Ctrl
1.2
V
Gain control voltage
Pout = Poutmin
VPA Ctrl
0.0
V
Switching time
VDD
V
Pins 12 and 17
Turn-on time
90% Poutmax
ton
2
ms
Turn-off time
10% Poutmax
toff
5
ms
Harmonic levels
At 3 dB gain compression
– 18
– 25
dBc
Isolation
Pins 17 and 8
(from output to input)
IsolPA
42
45
dB
1.9 : 1
1.6 : 1
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Input matching
Pin 8
VSWRin
Output matching
Pin 17
VSWRout
2.0 : 1
Power added efficiency
Pin 17
hPAE
40
%
Input impedance
Pin 8
Zin
50
W
Output impedance
Pin 17
Zout
50
W
4 (15)
Rev. A5, 11-Sep-00
U7001BG
Electrical Characteristics Power Amplifier
Test conditions (unless otherwise specified); VDD = 3.6 V, PA Ctrl = 3.6 V, Tamb = 25°C, referred to test circuit.
System impedance Zo = 50 W; fRF = 866 MHz
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ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
Parameters
Test Conditions / Pins
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Unit
2.7
3.6
5.25
V
Supply-voltage range
Pins 14 and 16
VDD1,2
Supply current
Pins 14 and 16
Is
30
36
mA
Supply current
Pin 12
ICtrl
5.0
6.0
mA
Frequency range
Pin 8
f
839
866
952
MHz
Linear power gain
Pins 8 and 17
Gp
32
35
dB
Pout
15
17
dBm
Gc
30
33
dB
Power response
@ Pin = – 14 dBm
Output power
At 3 dB gain compression; Pin 17
Gain control range
Pins 17 and 12
Gain control voltage
Pout = Poutmax
VPA Ctrl
2.9
Gain control voltage
Pout = Poutmax – 16 dB
VPA Ctrl
1.2
V
Gain control voltage
Pout = Poutmin
VPA Ctrl
0.0
V
Switching time
VDD
V
Pins 12 and 17
Turn-on time
90% Poutmax
ton
2
ms
Turn-off time
10% Poutmax
toff
5
ms
Harmonic levels
At 3 dB gain compression
– 18
– 25
dBc
Isolation
Pins 17 and 8
(from output to input)
IsolPA
42
45
dB
1.9 : 1
1.6 : 1
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
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Input matching
Pin 8
VSWRin
Output matching
Pin 17
VSWRout
2.0 : 1
Power added efficiency
Pin 17
hPAE
45
%
Input impedance
Pin 8
Zin
50
W
Output impedance
Pin 17
Zout
50
W
Rev. A5, 11-Sep-00
5 (15)
U7001BG
Electrical Characteristics Power Amplifier
Test conditions (unless otherwise specified); VDD = 2.7 V, PA Ctrl = 2.7 V, Tamb = 25°C, referred to test circuit.
System impedance Zo = 50 W; fRF = 866 MHz
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Parameters
Test Conditions / Pins
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Unit
2.7
3.6
5.25
V
Supply-voltage range
Pins 14 and 16
VDD1,2
Supply current
Pins 14 and 16
Is
25
30
mA
Supply current
Pin 12
ICtrl
4.5
5.5
mA
Frequency range
Pin 8
f
839
866
952
MHz
Linear power gain
Pins 8 and 17
Gp
30
32
dB
Pout
12
14
dBm
Gc
30
33
dB
Power response
@ Pin = –15 dBm
Output power
At 3 dB gain compression; Pin 17
Gain control range
Pins 17 and 12
Gain control voltage
Pout = Poutmax
VPA Ctrl
2.7
Gain control voltage
Pout = Poutmax – 16 dB
VPA Ctrl
1.5
V
Gain control voltage
Pout = Poutmin
VPA Ctrl
0.0
V
Switching time
VDD
V
Pins 12 and 17
Turn-on time
90% Poutmax
ton
2
ms
Turn-off time
10% Poutmax
toff
5
ms
Harmonic levels
At 3 dB gain compression
– 20
– 25
dBc
Isolation
Pins 16 and 8
(from output to input)
IsolPA
42
45
dB
1.9 : 1
1.4 : 1
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
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Input matching
Pin 8
VSWRin
Output matching
Pin 16
VSWRout
2.0 : 1
Power added efficiency
Pin 16
hPAE
35
%
Input impedance
Pin 8
Zin
50
W
Output impedance
Pin 16
Zout
50
W
6 (15)
Rev. A5, 11-Sep-00
U7001BG
Electrical Characteristics Antenna Switch
Test conditions (unless otherwise specified); VDD = 3.6 V, Tamb = 25°C, referred to test circuit.
System impedance Zo = 50 W; fRF = 866 MHz
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Parameters
Test Conditions / Pins
Supply voltage range
Pin 7
Frequency range
Pins 1, 18 and 20
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Unit
VDD
2.7
3.6
5.0
V
f
839
866
952
MHz
1.0
1.3
dB
Insertion loss
@ Pin = +16 dBm;
Pin 18 to Pin 20;
“TX Mode”
ILTX
Isolation
@ Pin = +16 dBm;
Pin 18 to Pin 1;
“TX Mode”
IsolTX
Insertion loss
@ Pin = –26 dBm;
Pin 20 to Pin 1;
“RX Mode”
ILRX
Isolation
@ Pin = –26 dBm;
Pin 20 to Pin 18;
“RX Mode”
IsolTX
16
18
Switch control
RX Mode;
VSW Ctrl
0
0
0.05
V
VSW Ctrl
VDD –0.5
VDD
VDD +0.5
V
Pin 2
TX Mode
12
15
dB
1.0
1.3
dB
dB
Input impedance
TX Mode;
Pin 18
Zin
50
W
Input impedance
RX Mode;
Pin 1
Zin
50
W
Output impedance
RX TX–Mode; Pin 20
Zout
50
W
Test conditions (unless otherwise specified); VDD = 2.7 V, Tamb = 25°C, referred to test circuit.
System impedance Zo = 50 W; fRF = 866 MHz
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ÁÁÁÁ
Parameters
Test Conditions / Pins
Supply-voltage range
Pin 7
Frequency range
Pins 1, 18 and 20
Symbol
Min.
Typ.
Max.
Unit
VDD
2.7
3.6
5.0
V
f
839
866
952
MHz
1.0
1.3
dB
Insertion loss
@ Pin = +14 dBm;
Pin 18 to Pin 20;
“TX Mode”
ILTX
Isolation
@ Pin = +14 dBm;
Pin 18 to Pin 1;
“TX Mode”
IsolTX
Insertion loss
@ Pin = –26 dBm;
Pin 20 to Pin 1;
“RX Mode”
ILRX
Isolation
@ Pin = –26 dBm;
Pin 20 to Pin 18;
“RX–Mode”
IsolTX
15
Switch control
RX Mode;
Pin 2
VSW Ctrl
0
0
0.05
V
TX Mode;
Pin 2
VSW Ctrl
VDD –0.5
VDD
VDD +0.5
V
TX Mode;
Pin 18
Zin
Input impedance
Rev. A5, 11-Sep-00
11
13
1.0
dB
1.3
dB
dB
50
W
7 (15)
U7001BG
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ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
Parameters
Test Conditions / Pins
Input impedance
RX Mode;
Output impedance
RX TX–Mode; Pin 20
Symbol
Pin 1
Min.
Typ.
Max.
Unit
Zin
50
W
Zout
50
W
94 8838
Figure 3. Gain variation of power amplifier with switch and filter. @ VDD = 3.6 V (typical values)
TX
PA
Antenna
Switch
LNA
U7001BG
RX
94 8837
Figure 4. Application 1
8 (15)
Rev. A5, 11-Sep-00
U7001BG
TX
PA
Switch
Antenna
LNA
U7001BG
RX
94 8836
Figure 5. Application 2
+VDD
100 pF
100 pF
SWITCH Ctrl
PA Ctrl
PA In
12
8
VDD
LNA/SW
12 nH
10 nH
14
16
17
18
2
PA
Antenna
SW
100 pF
Switch
7
20
LNA Ctrl
3
LNA Out
15 nH
6
LNA
4
5,9,10,11,13,15,19
1
GND
18 nH
1.5 pF
95 9946
Figure 6. Application for minimal component count
Rev. A5, 11-Sep-00
9 (15)
U7001BG
45
20
40
10
35
0
Gain ( dB )
PAE ( % )
30
25
f = 866 MHz
VDD = 3.6 V
VCtrl = 3.6 V
Tamb = 25°C
20
15
–10
–20
–30
10
–40
5
0
–30
14238
–50
–25
–20
–15
–10
PIN ( dBm )
–5
0
0.0
0.5
14240
Figure 7. PAE versus PIN
1.0
1.5
2.0
LNACtrl ( V )
2.5
3.0
Figure 9. LNA gain versus control voltage
20
POUT ( dBm )
15
10
f = 866 MHz
VDD = 3.6 V
VCtrl = 3.6 V
Tamb = 25°C
5
14239
0
–40 –35 –30 –25 –20 –15 –10
PIN ( dBm )
–5
0
Figure 8. POUT versus PIN
14249
Figure 10. Power amplifier – circuit topology
10 (15)
Rev. A5, 11-Sep-00
U7001BG
Start: 0.045 GHz
Stop: 2.045 GHz
Port 1: SW Ant
Port 2: SW TX
VDD = VCtrl = 3.3 V
Marker 2: f = 910 MHz
14241
Figure 11. Switch TX insertion loss
Start: 0.045 GHz
Stop: 2.045 GHz
Port 1: SW RX
Port 2: SW Ant
VDD = VCtrl = 3.3 V
Marker 2: f = 910 MHz
14242
Figure 12. Switch RX insertion loss
Rev. A5, 11-Sep-00
11 (15)
U7001BG
2: 915 MHz: 32.5 W – 188 W
Start: 0.045 GHz
Stop: 2.045 GHz
2: 915 MHz: 61.8 W – 168 W
VDD = VCtrl = 3.0 V
14244
Figure 13. LNA without matching
VDD
15 nH
LNAIN
15 nH
15 nH LNAOUT
5.6 pF
LNA with matching
Start: 0.045 GHz
Stop: 2.045 GHz
Port 1: SW RX
Port 2: SW Ant
VDD = VCtrl = 3.3 V
14243
Figure 14. LNA with external matching
12 (15)
Rev. A5, 11-Sep-00
U7001BG
14246
14245
Figure 15. Switch Ant – TX isolation
VDD = 3.0 V, VCtrl = 0 V
SW RX – Ant insertion loss
Figure 16. Switch Ant – RX isolation
VDD = 3.0 V, VCtrl = 3.0 V
VDD = 3.0 V
VCtrl = 0 V
14247
Figure 17. Matched on both sides
Rev. A5, 11-Sep-00
13 (15)
U7001BG
14248
Figure 18. LNA switched off, VDD = 3.0 V
Package Information
Package SSO20
5.7
5.3
Dimensions in mm
6.75
6.50
4.5
4.3
1.30
0.15
0.15
0.05
0.25
6.6
6.3
0.65
5.85
20
11
technical drawings
according to DIN
specifications
13007
1
14 (15)
10
Rev. A5, 11-Sep-00
U7001BG
Ozone Depleting Substances Policy Statement
It is the policy of Atmel Germany GmbH to
1. Meet all present and future national and international statutory requirements.
2. Regularly and continuously improve the performance of our products, processes, distribution and operating systems
with respect to their impact on the health and safety of our employees and the public, as well as their impact on
the environment.
It is particular concern to control or eliminate releases of those substances into the atmosphere which are known as
ozone depleting substances (ODSs).
The Montreal Protocol (1987) and its London Amendments (1990) intend to severely restrict the use of ODSs and forbid
their use within the next ten years. Various national and international initiatives are pressing for an earlier ban on these
substances.
Atmel Germany GmbH has been able to use its policy of continuous improvements to eliminate the use of ODSs listed
in the following documents.
1. Annex A, B and list of transitional substances of the Montreal Protocol and the London Amendments respectively
2. Class I and II ozone depleting substances in the Clean Air Act Amendments of 1990 by the Environmental
Protection Agency (EPA) in the USA
3. Council Decision 88/540/EEC and 91/690/EEC Annex A, B and C (transitional substances) respectively.
Atmel Germany GmbH can certify that our semiconductors are not manufactured with ozone depleting substances
and do not contain such substances.
4.
We reserve the right to make changes to improve technical design and may do so without further notice.
Parameters can vary in different applications. All operating parameters must be validated for each customer
application by the customer. Should the buyer use Atmel Wireless & Microcontrollers products for any unintended
or unauthorized application, the buyer shall indemnify Atmel Wireless & Microcontrollers against all claims,
costs, damages, and expenses, arising out of, directly or indirectly, any claim of personal damage, injury or death
associated with such unintended or unauthorized use.
Data sheets can also be retrieved from the Internet:
http://www.atmel–wm.com
Atmel Germany GmbH, P.O.B. 3535, D-74025 Heilbronn, Germany
Telephone: 49 (0)7131 67 2594, Fax number: 49 (0)7131 67 2423
Rev. A5, 11-Sep-00
15 (15)