探索 MAX4361/MAX4362/MAX4363：高性能 ADSL 驅(qū)動(dòng)與接收的理想之選

在當(dāng)今高速發(fā)展的通信領(lǐng)域，ADSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶線路）技術(shù)依然在許多場景中發(fā)揮著重要作用。對(duì)于電子工程師而言，選擇高性能的 ADSL 驅(qū)動(dòng)與接收芯片是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效通信的關(guān)鍵。今天，我們就來深入探討一下 Maxim 公司的 MAX4361/MAX4362/MAX4363 系列芯片。

文件下載：MAX4362.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX4361/MAX4362/MAX4363 是一系列高性能的 ADSL 驅(qū)動(dòng)與接收器芯片，專為用戶端設(shè)備（CPE）的上行傳輸路徑和下行接收路徑而設(shè)計(jì)。這些芯片僅需單一的 5V 電源供電，就能為 DMT（離散多音頻）調(diào)制信號(hào)提供高達(dá) 12.5dBm 的平均線路功率，完全滿足全速 ADSL 的要求。在 100kHz 全輸出功率下，其無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）通?？蛇_(dá) -75dBc，性能十分出色。

不同型號(hào)特點(diǎn)

• MAX4361：這是一款差分輸入/差分輸出的驅(qū)動(dòng)器，具有固定增益 3.1V/V。它采用節(jié)省空間的 8 引腳 μMAX 封裝，適合對(duì)空間要求較高的設(shè)計(jì)。
• MAX4362：為帶關(guān)斷功能的雙放大器，可作為差分輸入/差分輸出驅(qū)動(dòng)器使用，其增益可通過外部電阻進(jìn)行設(shè)置。
• MAX4363：是帶關(guān)斷功能的四放大器，可作為差分輸入/差分輸出的驅(qū)動(dòng)器/接收器組合，增益同樣由外部電阻設(shè)定。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

低噪聲設(shè)計(jì)

芯片的電壓噪聲密度為 4.8nV/√Hz，電流噪聲密度為 1.5pA/√Hz，低噪聲特性使得信號(hào)在傳輸過程中更加純凈，減少了干擾和失真，為高質(zhì)量的通信提供了保障。

全速 ADSL 支持

能夠滿足全速 ADSL 的要求，為用戶提供高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。在實(shí)際應(yīng)用中，這意味著可以更快地下載和上傳數(shù)據(jù)，提升用戶體驗(yàn)。

單電源供電

僅需單一的 5V 電源，簡化了電源設(shè)計(jì)，降低了成本和電路板空間需求。對(duì)于電子工程師來說，這無疑是一個(gè)非常友好的特性，可以減少設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

高 SFDR 和低串?dāng)_

在 100kHz 全輸出功率下，SFDR 可達(dá) -75dBc，同時(shí) MAX4363 的驅(qū)動(dòng)器到接收器串?dāng)_低至 -95dB，這保證了信號(hào)的高質(zhì)量傳輸，減少了信號(hào)之間的干擾。

高輸出功率和電流

可提供 +12.5dBm 的平均線路功率（DMT），最小峰值輸出電流為 280mA，能夠驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

軌到軌輸出擺幅及保護(hù)功能

具備軌到軌輸出擺幅，并且擁有熱保護(hù)和短路保護(hù)功能，提高了芯片的可靠性和穩(wěn)定性，延長了芯片的使用壽命。

三、電氣特性詳解

驅(qū)動(dòng)器電氣特性

• 電源電壓范圍：4.5V 至 5.5V，在這個(gè)范圍內(nèi)芯片能夠穩(wěn)定工作。
• 電源電流：不同型號(hào)在不同工作模式下的電源電流有所差異。例如 MAX4361 在 (R_{L}=∞) 時(shí)，電源電流在 22 - 33mA 之間；MAX4362 和 MAX4363 在關(guān)斷模式下（SHDN = 5V），電源電流可低至 60 - 200μA，有效降低了功耗。
• 增益和帶寬：MAX4361 固定增益為 3.1V/V，MAX4362/MAX4363 的開環(huán)增益可達(dá) 68 - 81dB。-3dB 帶寬方面，MAX4361 為 40MHz，MAX4362/MAX4363（G = 1）為 60MHz，能夠滿足不同頻率信號(hào)的處理需求。
• 失真和噪聲：二次諧波失真和三次諧波失真在特定條件下分別低至 -66dBc 和 -68dBc，同時(shí)輸入電壓噪聲密度為 4.8nV/√Hz，輸入電流噪聲密度為 1.5pA/√Hz，保證了信號(hào)的高質(zhì)量。

接收器電氣特性（僅 MAX4363）

• SFDR：在 G = 1，f = 1MHz，(V{OUT}=1V{p - p}) 時(shí)，SFDR 為 -75dBc，確保了接收器能夠準(zhǔn)確地接收和處理信號(hào)。
• 增益帶寬積：高達(dá) 190MHz，具有較高的信號(hào)處理能力。
• 其他特性：如輸入偏移電壓、輸入偏置電流等參數(shù)也都表現(xiàn)出色，保證了接收器的性能穩(wěn)定。

四、應(yīng)用信息與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電源供應(yīng)與去耦

為了優(yōu)化 ADSL 上行驅(qū)動(dòng)能力至 +12.5dBm 并保持最佳的 SFDR，應(yīng)使用穩(wěn)壓、低噪聲的 4.5V 至 5.5V 電源為芯片供電。同時(shí)，要選用低等效串聯(lián)電阻（ESR）的高質(zhì)量電容器，如多層陶瓷電容器（MLCC），以減少電源電壓紋波和功耗。對(duì)于 MAX4361/MAX4362，需在 V+ 到地之間靠近芯片引腳處放置一個(gè) 0.1μF 的旁路電容；MAX4363 的接收器和驅(qū)動(dòng)器放大器分別有獨(dú)立的電源和接地引腳，應(yīng)分別在 V+ (RX) 到 GND (RX) 和 V+ (TX) 到 GND (TX) 之間靠近引腳處放置 0.1μF 的電容。

USB 應(yīng)用

在 USB 供電的 CPE ADSL 調(diào)制解調(diào)器中，由于 USB 端口提供的 5V 電源可能調(diào)節(jié)不佳或無法提供 ADSL 調(diào)制解調(diào)器所需的峰值電流，因此可以使用升壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器或開關(guān)電源，再加上低壓差（LDO）穩(wěn)壓器來改善電源質(zhì)量。同時(shí)，要注意對(duì) DC - DC 轉(zhuǎn)換器輸出、LDO 穩(wěn)壓器輸出和芯片電源引腳進(jìn)行去耦處理。

驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載

MAX4361/MAX4362/MAX4363 能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá) 2nF 的容性負(fù)載。對(duì)于大多數(shù)混合電路，這個(gè)負(fù)載能力是足夠的。如果需要更高的容性驅(qū)動(dòng)能力，可以在輸出和負(fù)載之間使用隔離電阻，以減少輸出信號(hào)的振鈴。

產(chǎn)生中間電源電壓

為了使放大器在單電壓電源下正常工作，需要產(chǎn)生一個(gè)介于電源和地之間的電壓來正確偏置輸入和輸出?？梢允褂脙蓚€(gè)等值電阻組成的分壓器來實(shí)現(xiàn)這一目的，例如選擇 2.7kΩ 的電阻 R1 和 R2，從 5V 電源吸取的電流小于 1mA。同時(shí)，在產(chǎn)生 VREF 的節(jié)點(diǎn)處使用一個(gè) 0.1μF 的去耦電容。

功率耗散

在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，需要考慮芯片的總功率耗散，以正確確定散熱片的面積。以 100Ω 線路上 12.5dBm 的平均線路功率為例，通過計(jì)算可以估算出芯片的功率消耗。需要注意的是，芯片能夠承受超過 200mA RMS 的電流，但在環(huán)境溫度升高和/或信號(hào)波峰因數(shù)較低的應(yīng)用中，可能會(huì)導(dǎo)致熱關(guān)斷。

變壓器選擇

全速用戶端 ADSL 需要傳輸 +12.5dBm（18mW）的 DMT 信號(hào)，由于 DMT 信號(hào)的典型波峰因數(shù)為 5.3，因此線路驅(qū)動(dòng)器需要提供 27.5dBm（560mW）的峰值線路功率。這就需要一個(gè)升壓變壓器，其匝數(shù)比應(yīng)不小于 3.8。在典型工作電路中，使用匝數(shù)比為 1:4 的升壓變壓器，同時(shí)搭配適當(dāng)?shù)钠ヅ潆娮?，以確保芯片能夠提供低失真信號(hào)。

接收通道考慮

在接收通道中，用于提升差分輸出電壓的變壓器會(huì)對(duì)從線路接收的信號(hào)產(chǎn)生相反的作用，即信號(hào)會(huì)按匝數(shù)比的倒數(shù)進(jìn)行衰減。因此，變壓器的匝數(shù)比需要根據(jù)接收電路在嘈雜的雙絞線電話線路中分辨低電平信號(hào)的能力來確定。MAX4363 的接收通道放大器具有僅 8.5nV/√Hz 的典型電壓噪聲和低至 2mA/放大器的供電電流，能夠有效降低噪聲干擾。

布局考慮

良好的布局技術(shù)可以通過減少放大器輸入和輸出端的雜散電容來優(yōu)化性能。過多的電容會(huì)導(dǎo)致放大器頻率響應(yīng)出現(xiàn)峰值。因此，應(yīng)盡量將外部組件靠近放大器放置，以縮短走線長度，從而減少雜散電容。

五、總結(jié)

MAX4361/MAX4362/MAX4363 系列芯片以其高性能、低噪聲、單電源供電等優(yōu)點(diǎn)，為電子工程師在 ADSL 驅(qū)動(dòng)與接收設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇芯片型號(hào)，并注意電源供應(yīng)、去耦、變壓器選擇、布局等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以充分發(fā)揮芯片的性能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的 ADSL 通信。各位工程師在使用這些芯片時(shí)，是否也遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。