Revista de Telecomunicaciones de Alcatel - 4º trimestre de 2000ASIC analógicoDACTxExcitadorde líneaPGAHíbrida1erorden TxFPBLógica decontrolLógica desintonizaciónGeneradorde relojRxFiltropasoaltoTx+RxdivisorADC1erordenLNAFPBFiltropasobajoISDNPOTSRxFigura 8 – Diagrama de bloques de la unidad analógica de entradaviación instantánea de fase se filtraen un DPLL totalmente programable.La desviación de frecuencia estimadaa la salida del DPLL se integray se suministra como entrada alROTOR de transmisión y al ROTORde recepción, que corrigen la fase entodos los tonos (excepto en lostonos piloto). Si la salida del integrador(es decir, la entrada al ROTOR)supera un umbral positivo o negativoprogramable, se salta una muestra ose rellena con una muestra vacía, yla entrada de cada uno de losROTOR se corrige adecuadamente.Unidad de entrada analógicadel VDSLLa unidad de entrada analógica combinaun consumo bajo de energía conun alto grado de integración, satisfaciendolas exigencias de una transmisióny recepción apropiadas de laseñal en toda la anchura de banda de12 MHz de la VDSL. Diseñada paraexcitar una potencia de 11,5 dBm enuna carga de 135 W, la unidad deentrada puede utilizarse en la mayoríade los escenarios VDSL demandados.Puesto que la duplexación digitalde frecuencias es inherente a latransmisión Zipper, no se utilizan filtrosanalógicos de duplexación queconsumen energía y ocupan espacio.De esta forma, se obtiene una asignaciónde banda totalmente flexible.Los convertidores de datos, losamplificadores de ganancia variabley los generadores de reloj se integranen un único chip analógico queutiliza tecnología BiCMOS de 0,35mm. El ASIC necesita una alimentaciónde 3,3 V (±10%) y funciona enel margen ampliado de temperaturasindustriales (-40 a +85 °C).TopologíaLa Figura 8 muestra la topología dela unidad de entrada analógica.El ASIC analógico consta básicamentede un camino de transmisión parala generación de la señal y de uncamino de recepción para la recepciónde la misma. El excitador delínea es el único componente activoexterno al chip. Un circuito híbridosepara las señales emitida y recibidamientras que implementa una terminaciónde línea de 135 W. Entre lahíbrida y el divisor, un único filtropaso bajo realiza tanto la función deantisolape (en recepción) como deatenuación de imagen (en transmisión).El divisor consta de dos partes.Un filtro paso alto elimina cualquierseñal telefónica o de la RDSIen el camino de recepción de laVDSL y proporciona aislamiento deCC mediante un transformador delínea. Un filtro paso bajo bloquea laseñal VDSL para proteger los circuitosRDSI y de servicios POTS y filtrala componente de alta frecuencia delos servicios POTS o RDSI.Convertidores de datosEl DAC y el ADC presentan un ruidoequivalente a casi 13 bitios a una velocidadde muestreo de 35,3 millonesde muestras por segundo. Debido alas grandes variaciones en la impedanciade línea, el circuito híbridosólo rechazará la señal transmitida enel camino de recepción entre 15 a 20285
VDSL: transmisión de datos sobre pares de cobre a la misma velocidad que sobre fibradB en la mayoría de los bucles, lo queda como resultado una potencia deeco en el peor de los casos de –5 dBm.También, debido a los grandes picosde amplitud que son característicosdel DMT, el sistema debe permitir unarelación amplitud de pico/amplitudmedia de 15 dB. Con las precisionesarriba mencionadas, el ruido inyectadopor el DAC y por el ADC (y referenciadoa la línea) es menor que elruido de la línea por defecto de –140dBm/Hz. Con una distorsión total dearmónicos de casi –70 dBc, la distorsiónde la señal DMT es despreciablecon respecto al ruido.El DAC tiene una arquitectura decontrol por corriente. Con el fin demejorar la linealidad, durante el funcionamientose realiza una autocalibracióncontinua. El ADC es del tipode condensador conmutado en tubería.Como la mayor parte de su consumode energía es dinámico, el consumode energía es extremadamentebajo.Amplificadores de gananciavariableEn el caso de un plan de banda asimétricao en el caso de una reducciónde potencia, la potencia transmitidaen sentido ascendente puedeser significativamente inferior a 11,5dBm. Sin embargo, debe utilizarse elmargen de salida completo del DACde forma que la relación señal/ruidodel DAC permanezca constante. UnPGA (Amplificador de GananciaProgramable) asegura que se aplicala escala correcta para obtener laPSD requerida en la línea. De estamanera, el ruido del DAC puede sercompletamente desescalado. El PGAcontrolado digitalmente tiene unpaso de ganancia de 1,5 dB y unintervalo de ganancia de 10,5 dB. Lavariación máxima de la salida diferencialdel PGA es de 4 Vpp.En el camino de recepción, un LNA(Amplificador de Bajo Ruido) controladodigitalmente hace un usoóptimo del margen dinámico delADC. Con un margen de ganancia de42 dB, el LNA puede proporcionar lagran atenuación necesaria para unfuncionamiento en bucle nulo, asícomo las elevadas ganancias parahacer el ruido del ADC despreciableen comparación con el ruido de lalínea. El paso de ganancia del LNAes de 1 dB.Excitador de líneaEl excitador de línea externo seconstruye alrededor del compactoamplificador operacional con realimentaciónpor corriente THS3002fabricado por TI. El excitador noinversor completamente diferencialutiliza una única tensión de alimentacióny funciona con un transformadorde línea 1:1, que es ventajosopara el margen dinámico de la señalrecibida. Una terminación posterioractiva al 50% reduce la tensión dealimentación. La tensión de alimentaciónnecesaria depende fuertementede la potencia transmitida y,por consiguiente, de la asignación dela banda espectral. Por tanto, la tensiónde salida del convertidor depotencia CC/CC es variable. Estolimita el consumo de potencia delexcitador en algunos escenarios a250 mW; siendo el consumo depotencia en el peor caso de 450 mW.FiltradoEl filtro LC (transmisor/receptor)entre la híbrida y el divisor de serviciosPOTS tiene un doble propósito.En el sentido de transmisión, atenúasuficientemente la potencia de laimagen para cumplir con los requisitosde entrada especificados en elestándar VDSL. En el sentido derecepción, el filtro evita solape deseñales de radio fuera de banda queson recogidas por el par trenzado.El filtrado antisolape del eco delruido generado en el camino detransmisión se lleva a cabo por unapequeña sección de filtro LC delcamino de recepción. Esta secciónpuede verse como una ampliacióndel filtro de transmisión/recepciónque asegura que se consigue unbuen antisolape de las señales deradio fuera de banda.En el chip se implementan dos filtrosde primer orden. La salida del DACse filtra mediante un filtro pasivo RCde primer orden para limitar las exigenciasde rapidez de respuesta delos amplificadores posteriores. Paraevitar las incertidumbres de la frecuenciade corte debidas a las variacionesdel proceso, el filtro se sintonizadurante el arranque. Lo mismosucede con el filtro RC de primerorden del camino de recepción quereduce el solape del ruido del LNAde alta frecuencia.Generación del relojEn el lado de la LT, sólo se necesitaun cristal externo para hacer funcionarel oscilador incorporado al chip.Este oscilador utiliza el modo fundamentaldel cristal de 35,328 MHz. Enla NT, puede construirse un VCXOañadiendo unos pocos componentesexternos de bajo coste. En el chip seincorpora un DAC de 8 bitios parasintonizar el VCXO. Mediante undiseño cuidadoso, es posible conseguiruna excelente estabilidad de frecuenciade la salida del VCXO, inclusoen presencia de un gran rizado dela alimentación. La frecuencia delVCXO puede sintonizarse dentro deun margen de ±100 ppm con un pasode sintonía inferior a 2 ppm. La salidadel oscilador se utiliza para generarlos relojes con pequeña fluctuaciónde los convertidores de datos yel reloj digital del ASIC digital.LógicaLos parámetros de control del ASICanalógico pueden establecerse a travésde un bus en serie. Ajustando losbitios en uno de los ocho registros,puede disminuirse, independientementede los demás, la alimentaciónde cada uno de los componentesincorporados en el chip. Otros registrosse utilizan para el establecimientode las ganancias de los amplificadoresy para controlar la frecuenciadel VCXO.286