STW81101ATR ,Multi-band RF frequency synthesizer with integrated VCOsElectrical specifications . . . . 10Table 6. Phase noise specification . . 13Table 7. Cu ..
STW81102AT ,Multi-band RF frequency synthesizer with integrated VCOsApplications– 1000 - 1162.5 MHz (internal divider by 4)■ 2.5G and 3G cellular infrastructure equipm ..
STW81103ATR ,Multi-band RF frequency synthesizer with integrated VCOsApplications– 1087.5 - 1250 MHz (internal divider by 4)■ Excellent integrated phase noise ■ 2.5G an ..
STW8NA60 ,NABSOLUTE MAXIMUM RATINGSSymbol Parameter Value UnitSTW8NA60 STH8NA60FIV Drain-source Voltage (V = 0 ..
STW8NA80 ,Trans MOSFET N-CH 800V 7.2A 3-Pin(3+Tab) TO-247ABSOLUTE MAXIMUM RATINGSSymbol Parameter Value UnitSTW8NA80 STH8NA80FIV 800 VDS Drain-source Voltag ..
STW8NB100 ,NABSOLUTE MAXIMUM RATINGSSymbol Parameter Value UnitV Drain-source Voltage (V = 0)1000 VDS GSV Drain ..
T8003 , COMMON MODE CHOKE CATALOG Suited for LAN and Telecom Applications
T8008 , COMMON MODE CHOKE CATALOG Suited for LAN and Telecom Applications
T810 ,8A TRIACSABSOLUTE MAXIMUM RATINGSSymbol Parameter Value Unit²I RMS on-state current (full sine wave)T(RMS) D ..
T810-600B ,8A TRIACSFEATURES:A2A2 A2Symbol Value UnitGI8AT(RMS) A1A1A2A2A1GGV /V600 and 800 VDRM RRM2DPAK D PAK(T8-B) ( ..
T810-600B ,8A TRIACSFEATURES:A2A2 A2Symbol Value UnitGI8AT(RMS) A1A1A2A2A1GGV /V600 and 800 VDRM RRM2DPAK D PAK(T8-B) ( ..
T810--600B-TR ,Triac, 600V, 8Aapplications such as static relays, heatingA2regulation, induction motor starting circuits... or fo ..
STW81101-STW81101AT-STW81101ATR
Multi-band RF frequency synthesizer with integrated VCOs
February 2008 Rev 4 1/53
STW81101Multi-band RF frequency synthesizer with integrated VCOs
Features Integer-N frequency synthesizer Dual differential integrated VCOs with
automatic center frequency calibration: 3300 - 3900 MHz (direct output) 3800 - 4400 MHz (direct output) 1650 - 1950 MHz (internal divider by 2) 1900 - 2200 MHz (internal divider by 2) 825 - 975 MHz (internal divider by 4) 950 - 1100 MHz (internal divider by 4) Excellent integrated phase noise Fast lock time: 150 µs Dual modulus programmable prescaler
(16/17 or 19/20) 2 programmable counters to achieve a
feedback division ratio from 256 to 65551
(prescaler 16/17) and from 361 to 77836
(prescaler 19/20). Programmable reference frequency divider
(10 bits) Phase frequency comparator and charge pump Programmable charge pump current Digital lock detector Dual digital bus Interface: SPI and I2 C bus with
a 3-bit programmable address (1100A2A1A0) 3.3 V power supply Power down mode (hardware and software) Small size exposed pad VFQFPN28 package
5 x 5 x 1.0 mm Process: BICMOS 0.35 µm SiGe
Applications 2.5G and 3G cellular infrastructure equipment CATV equipment Instrumentation and test equipment Other wireless communication systems
DescriptionThe STMicroelectronics STW81101 is an
integrated RF synthesizer with voltage controlled
oscillators (VCOs). Showing high performance,
high integration, low power, and multi-band
performances, STW81101 is a low-cost one-chip
alternative to discrete PLL and VCO solutions.
The STW81101 includes an integer-N frequency
synthesizer and two fully integrated VCOs
featuring low phase-noise performance and a
noise floor of -155 dBc/Hz. The combination of
wide frequency range VCOs (using center-
frequency calibration over 32 sub-bands) and
multiple output options (direct output, divided by
2, or divided by 4) allows coverage of the
825 MHz-1100 MHz, 1650 MHz-2200 MHz and
3300 MHz-4400 MHz bands.
The STW81101 is designed with
STMicroelectronics advanced 0.35 µm SiGe
process.
Contents STW811012/53
Contents Block diagram and pin configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.1 Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 Pin configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3 Digital logic levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4 Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5 Phase noise specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Typical performance characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Circuit description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.1 Reference input stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.2 Reference divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.3 Prescaler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.4 A and B counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.5 Phase frequency detector (PFD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.6 Lock detect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.7 Charge pump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.8 Voltage controlled oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.8.1 VCO selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.8.2 VCO frequency calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.8.3 VCO voltage amplitude control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.9 Output stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.9.1 Output buffer control mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.10 External VCO Buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 C bus interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276.1 General features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
STW81101 Contents 3/53
6.1.1 Data validity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.1.2 START and STOP conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.1.3 Byte format and acknowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.1.4 Device addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.1.5 Single-byte write mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.1.6 Multi-byte write mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.1.7 Current byte address read mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.2 Timing specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.3 I2 C registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.3.1 Write-only registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.3.2 Read-only register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.3.3 Default configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.4 VCO calibration procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.4.1 VCO calibration auto-restart feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
SPI digital interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367.1 General features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
7.2 Timing specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.3 Bit tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.3.1 Default configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
7.4 VCO calibration procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
7.4.1 VCO calibration auto-restart feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Application information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418.1 Direct output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
8.2 Divided by 2 output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
8.3 Divided by 4 output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
8.4 Evaluation kit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Application diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
List of tables STW81101
4/53
List of tables
Table 1. Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Table 2. Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Table 3. Operating conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Table 4. Digital logic levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 5. Electrical specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 6. Phase noise specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Table 7. Current value vs. selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Table 8. VCO A performances versus amplitude setting (Freq=3.6 GHz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 9. VCO B performances vs. amplitude setting (Freq=4.1 GHz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Table 10. EXT_PD pin function setting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Table 11. Single-byte write mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 12. Multi-byte write mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 13. Current byte address read mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 14. Data and clock timing specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Table 15. Start and stop timing specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Table 16. Ack timing specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Table 17. Write-only registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 18. Functional modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 19. SPI data structure (MSB is sent first) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 20. Address decoder and outputs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 21. SPI timing specification. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 22. Bits at 00h and ST1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 23. Bits at 01h and ST2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 24. Order code of the evaluation kit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Table 25. Package dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 26. Order codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 27. Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
STW81101 List of figures
5/53
List of figures
Figure 1. Block diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figure 2. Pin connection (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Figure 3. VCO A (direct output) open loop phase noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 4. VCO B (direct output) open loop phase noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 5. VCO A (direct output) closed loop phase noise at 3.6 GHz
(FSTEP=200 kHz; FPFD=200 kHz; ICP=3.5 mA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 6. VCO B (direct output) closed loop phase noise at 4.0GHz
(FSTEP=200 kHz; FPFD=200 kHz; ICP=4 mA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 7. VCO A (div. by 2 output) closed loop phase noise at 1.8 GHz
(FSTEP=200 kHz; FPFD=400 kHz; ICP=2 mA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 8. VCO B (div. by 2 output) closed loop phase noise at 2.0 GHz
(FSTEP=200 kHz; FPFD=400 kHz; ICP=3 mA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 9. VCO A (div. by 4 output) closed loop phase noise at 900 MHz
(FSTEP=200 kHz; FPFD=800 kHz; ICP=1.5 mA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 10. VCO B (div. by 4 output) closed loop phase noise at 1.0 GHz
(FSTEP=200 kHz; FPFD=800 kHz; ICP=1.5 mA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 11. PFD frequency spurs (direct output; FPFD=200 kHz). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 12. PFD frequency spurs (div. by 2 output; FPFD=400 kHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 13. PFD frequency spurs (div. by 4 output; FPFD=800 kHz). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 14. Settling time (final frequency=1.8 GHz; FPFD=400 kHz; ICP=2 mA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 15. Reference frequency input buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figure 16. VCO divider diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figure 17. PFD diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figure 18. Loop filter connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figure 19. VCO sub-bands frequency characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figure 20. Data validity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figure 21. START and STOP conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figure 22. Byte format and acknowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figure 23. Data and clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 24. Start and stop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 25. Ack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 26. SPI input and output bit order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Figure 27. SPI timing specification. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figure 28. Differential/single-ended output network (MATCH_LC_LUMP_4G_DIFF.dsn) . . . . . . . . . 41
Figure 29. LC lumped balun and matching network (MATCH_LC_LUMP_4G.dsn) . . . . . . . . . . . . . . 42
Figure 30. Evaluation board (EVB4G) matching network (MATCH_EVB4G.dsn) . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figure 31. Differential/single-ended output network (MATCH_LC_LUMP_2G_DIFF.dsn) . . . . . . . . . 43
Figure 32. LC lumped balun for divided by 2 output (MATCH_LC_LUMP_2G.dsn) . . . . . . . . . . . . . . 44
Figure 33. Evaluation board (EVB2G) matching network (MATCH_EVB2G.dsn) . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Figure 34. LC lumped balun for divided by 4 output (MATCH_LC_LUMP_1G.dsn) . . . . . . . . . . . . . . 45
Figure 35. Evaluation board (EVB1G) matching network (MATCH_EVB1G.dsn) . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figure 36. Typical application diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figure 37. Ping-pong architecture diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Figure 38. Application diagram with external VCO (LO output from STW81101) . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figure 39. Application diagram with external VCO (LO output from VCO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figure 40. VFQFPN28 mechanical drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
