由DCDC补偿电路引起的EVM跳动

相信很多读者都知道纹波对于射频电路来说是很讨厌的东西,但是纹波究竟怎样影响着射频信号,恐怕知道的人就不是很多了。就在一年前我也不知道纹波究竟会对射频电路的性能带来怎样的影响,直到和朋友聊起这件事情。有一次朋友和我聊起工作的事情,刚好谈到了他设计的板子量产时良率不高,大部分是EVM不良,跳动的问题,这对于产线来说是无法接受的。还好,经过朋友的努力,成功地解决了这个问题。以下是朋友记录的Debug过程,经过授权我可以发表。

1. 连接DUT,设置为常发模式,测试11n HT20 MCS7的发射功率及EVM,测试数据如下。

BF-Debug-EVM-LowPower

较低的发射功率及EVM

BF-Debug-EVM-MiddlePower 中等发射功率及EVM

BF-Debug-EVM-HighPower 较高的发射功率及EVM

从以上三组数据可以看出EVM不随着发射功率的增大发生显著的变化,所以基本上可以排除是PA自身的问题。

2. 仔细观察Amplitude Imb.与Phase Imb.的数值,发现其数值很小,基本可以排除是VCO,锁相环等电路模块的问题。

Amplitude-Phase-Imbalance 3. 观察星座图,星座图是调试EVM问题最重要的手段。

BF-Debug-Const

BF-Debug-Const2 从以上两张星座图中不难发现,星座图发散严重,而且是在幅度方面发散,发散时相位仍保持着一致,可以进一步证明过程2的推断。现在基本上可以确定是幅度发散导致的EVM跳动。

4. 勾选测试仪表的Amplitide Tracking/Corr.功能,即追踪/修正幅度失真。

BF-Debug-EVM-MiddlePower-AmpTrack 5. 再次观察EVM与星座图。

BF-Debug-EVM-MiddlePower-AmpTracked 打开Amplitude Tracking/Corr.后的EVM值

BF-Debug-Const-MiddlePower-AmpTracked 打开Amplitude Tracking/Corr.后的星座图

可以看到,EVM指标大幅提升,而且也不再跳动。到目前为止,可以完全确定是幅度发散引起的EVM不良及跳动。那么解决幅度发散是一件相对容易的事情,直接从电源电路下手即可。

6. 测试电源电路的纹波,经过排查,发现为CPU供电的3.3V电源纹波相当之大,达到了惊人388mV!真相就在这里。

BF-Ripple 7. 到了这个时候,我们已经找到元凶,它就是纹波。经过排查,发现是3.3V DCDC补偿电路的设计问题。

8. 接下来就需要按照建议值更改补偿电路,首先测一下纹波,结果如下:

AF-Ripple 可以看到,纹波得到很大改善,虽然不够好,但是要比之前的好很多。

9. 测试更改补偿电路后的EVM值及星座图,结果如下:

AF-Debug-EVM-MiddlePower 更改补偿电路后的EVM

AF-Debug-Const-MiddlePower 更改补偿电路后的星座图

10. 提升DUT的发射功率,再次测得EVM及星座图,结果如下:

AF-Debug-EVM-HighPower

更改补偿电路后的EVM(较高的功率)

AF-Debug-Const-HighPower 更改补偿电路后的星座图(较高的功率)

虽然此时的EVM指标不够好,但是完全可以满足生产要求,可以解决燃眉之急。

总结

朋友说这是一个历史遗留问题,当年工厂将设计使用的DCDC换成了低成本的替代料,而替代料与原本使用的DCDC芯片的补偿电路是不一样的。在早期的生产中,并没有发现EVM抖动的问题,直到这次。所以,有句话说得很对:出来混,早晚要还的。遗留的Bug一定会再找上门来。因此,我想对读者说:一定要扎实地做好设计,一定要重视细节,细节决定成败。对于DCDC的补偿电路,还是仔细计算,选取合适的阻容值才是王道。

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