ADSL-Schaltkreise
Analog Devices (Teil 1)
Analog Devices Inc. (ADI) gehört zu den bedeutendsten Pionieren der ADSL-Entwicklung.
Der erste Chipsatz war der AD20msp910, der aus fünf Schaltkreisen bestand und bereits acht MBit/s in Abwärtsrichtung erzielte. Der Chipsatz war sowohl amtseitig als auch teilnehmerseitig einsetzbar. Einen kombinierten Leitungstreiber und Empfangsverstärker stellte der AD816 dar. Er unterstützte eine Bandbreite von 100/120 MHz und konnte einen Spitzenstrom von 1 A (500 mA kontinuierlich) liefern. Damit war er vielseitig einsetzbar, beispielsweise auch als Leitungstreiber für VDSL(1) und HDSL und das im Temperaturbereich von – 40 bis 85 °C. Nachteilig war die symmetrische Betriebsspannung von ± 15 V. Bild E 28.1 zeigt das Blockdiagramm des
AD816.
Bild E 28.1: Funktionales Blockdiagramm des AD816 [E28.1]
Der AFE AD6437 ist als Einchiplösung im PQFP40- Gehäuse realisiert. Er ist im erweiterten Temperaturbereich kompatibel mit ANSI T1.413, ETSI TR328 und ITU-T G.992.1 und sowohl teilnehmer- als auch amtseitig einsetzbar. Die Leistungsaufnahme betrug bei 3,3 V/5 V 485 mW [E28.2].
Der digitale Teil bestand damals aus drei Schaltkreisen. Der AD6435 stellte dabei die Schnittstelle zum teilnehmer- beziehungsweise amtseitigen System dar. Er besaß interne elastische Speicher und realisierte Bitstopfen, Interleaving (zusätzlicher externer Speicher notwendig) und Rahmenbildung. Bei 3,3 V verbrauchte der Schaltkreis im TQFP128- Gehäuse 400 mW [E28.3].
Der AD6436 DMT Accelerator hatte die Funktion eines DMT-Koprozessors. Hier erfolgte der rechenintensive Modulationsvorgang. Dazu gehört die QAM-(De-)Kodierung, die Berechnung der (inversen) schnellen Fouriertransformation und die Berechnung der Filter. Der Koprozessor verbrauchte 600 mW bei 3,3 V und war ebenfalls in einem TQFP128-Gehäuse untergebracht. Ein Blockdiagramm ist in Bild E 28.2 zu sehen.
Bild E 28.2: Blockdiagramm des AD6436 [E28.4]
Schließlich gehörte zum Chipset noch der ADTSP- 2183. Dieser 16-Bit-Mikrocontroller mit DSP-Funktionalität steuerte den gesamten Chipsatz. Er besaß zwei serielle Ports und einen Host-Port und verarbeitete 26 MIPS.
Der AD20msp918 ist die nächste Generation der ADSL-Chipsätze von ADI. Hier wird nun auch ADSL über ISDN (G.992.1 Annex B) und ADSL.lite (G.992.2) unterstützt, neu ist auch die ATM-Funktionalität. Der Chipsatz besteht ebenfalls aus fünf Schaltkreisen, wie aus Bild E 28.3 ersichtlich wird [E28.5].
Bild E 28.3: Blockdiagramm des AD20msp918
Wie schon beim AD20msp910 wird der kombinierte Leitungstreiber und Empfangsverstärker AD816 und
das AFE6437 eingesetzt.
Der Koprozessor AD6439 löst den DMT Accelerator AD6436 ab. Das Blockschaltbild ist identisch zu Bild E 28.2, verbessert wurde allerdings die Leistungsfähigkeit des Chips. So ist nun auch eine Bitrate von zwölf MBit/s (abwärts) möglich. Der AD6439 ist in einem MQFP128-Gehäuse untergebracht und nimmt nun maximal 1,1 W bei 3,3 V auf [E28.6].
Der neue Framer und Interface-Schaltkreis AD6438 löst den AD6435 ab. Die Neuerung bei diesem Schaltkreis ist die ATM-Funktionalität, sodass nun eine UTOPIA 1- beziehungsweise 2-Schnittstelle vorhanden ist. Verbessert wurde auch der DSP/Controller. Der ADSP-2183 ist ein universell einsetzbarer DSP mit 16-Bit-Festkommaarithmetik. In diesem DSP sind 80 KBit RAM bereits integriert. Er übernimmt wieder die Steuerung des Chipsatzes, insbesondere beim Streckenaufbau (Training), wo die Leitung ausgemessen und die Parameter entsprechend eingestellt werden müssen.
Die dritte ADSL-Chipsatzgeneration von ADI – AD20msp930 – zeichnet sich vor allem durch eine höhere Integrationsdichte aus. Der Chipsatz besteht (je nach Zählweise) aus nunmehr zwei Chips, einem DSP und einem AFE, wenn man den separaten Leitungstreiber (AD8016) sowie den Empfangsverstärker (AD812) außen vor lässt (vergleiche Bild E 28.4). DSP und AFE kommen nun mit einer Leistungsaufnahme von 1 W aus.
Bild E 28.4: Blockdiagramm des AD20msp930
Dieser Chipsatz war auch Basis für erste Referenzdesigns für ADSL-Router, dass unter Verwendung des Netzwerkprozessors Helium (von ehemals Virata) erstellt wurde [E28.7].
Der DSP AD6449 vereinigt Schnittstellen- und Framer-Schaltkreis, DSP und Koprozessor. Dabei wurde außerdem die Leistungsfähigkeit deutlich gesteigert, so dass beispielsweise der DSP auf über 40 MIPS kommt. Es ergeben sich dadurch neue Möglichkeiten, wie die Echokompensation und die Trelliskodierung.
Das AFE AD6440 zeichnet sich durch verbesserte Rauscheigenschaften aus. Zudem wurde die Auflösung verbessert, sodass die Performance (Bitrate bezogen auf Reichweite) gesteigert werden konnte [E28.8]. Abgelöst wurden diese Schaltkreise durch die Eagle-Chipsätze, die in der nächsten Ausgabe der Technik-Ecke unter Rubrik E vorgestellt werden sollen.
Literatur
[E28.1] 500 mA Differential Driver and Dual Low Noise (VF) Amplifiers, Datenblatt von 1999. http://www.ortodoxism.ro/datasheets/analogdevices/449355492AD816_b.pdf
[E28.2] Details and datasheet on part AD6437, http://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/041/AD6437.php
[E28.3] ADSL Chipset, Datenblatt von 1997. http://db.zmitac.iinf.polsl.gliwice.pl/Electronics_Firm_Docs/ANALOG/AD/2305_0.pdf
[E28.4] DMT Coprocessor for ADSL Chipset, Datenblatt von 1997. http://db.zmitac.iinf.polsl.gliwice.pl/Electronics_Firm_Docs/ANALOG/AD/2306_0.pdf
[E28.5] AD20msp918 G.Lite ADSL chipset, Product Brief von 1999. http://www.analog.com/Analog_Root/static/pdf/RFComms/918.pdf
[E28.6] DMT Coprocessor for ADSL Chipset, Datenblatt von 1999. http://db.zmitac.iinf.polsl.gliwice.pl/Electronics_Firm_Docs/ANALOG/AD/2305_0.pdf
[E28.7] Analog Devices and Virata Develop ADSL Reference Design, http://www.techonline.com/community/member_company/non_member/news/6/content_4193
[E28.8] AD20msp930 ADSL chipset, Product Brief von 1999. http://www.analog.com/Analog_Root/static/pdf/RFComms/930.pdf
