33射頻功率放大器電路設(shè)計實例ppt課件

1、3.3 射頻功率放大器電路設(shè)計實例 3.3.1 基于MGA83563的900MHz/1.9GHz/2.5GHz功率放大器電路nMGA83563是中功率GaAs RFIC放大器，內(nèi)部由兩級FET功放電路組成，設(shè)計運用在頻率范圍為0.56GHz的發(fā)射機的驅(qū)動級和輸出級。MGA83563任務(wù)電壓為+3V，能提供+22dBm158mW的功率輸出，具有37的功率效率PAE，輸出P1dB為19.2dBm，輸出OIP3為29dBm，放大器的輸出內(nèi)部匹配在50，MGA83563適宜以電池為電源的個人通訊設(shè)備運用，例如無線數(shù)據(jù)、蜂窩和PCS。nMGA83563采用SOT-363SC-70封裝，引腳1為電源電壓V

2、d1，引腳2, 4, 5為地GROUND，引腳3為輸入端INPUT，引腳6為輸出端和電源電壓OUTPUT and Vd2。 n一個覆蓋900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器電路和元器件規(guī)劃圖如圖3.3.1所示，元器件參數(shù)見表3.3.1。電路是組裝在0.031英寸的FR-4印制板上。C51000pF是旁路電容器，用來消除加在與VCC銜接的電源線上的級間反響。nMGA83563第一級FET的漏極銜接到引腳1，電源電壓VCC經(jīng)過電感線圈L2銜接在漏極上，電感線圈的電源端被旁路到地。這個級間電感線圈用來完成在第一級放大器和第二級放大器之間的匹配。電感線圈L2的數(shù)值取決于MGA83563特

3、定的任務(wù)頻率，L2的數(shù)值可以根據(jù)任務(wù)頻率選擇。電感L2的數(shù)值也與印制電路板資料、厚度和RF電路的版面設(shè)計有關(guān)。 圖3.3.1 900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器電路和元器件規(guī)劃圖n電源電壓經(jīng)過引腳6加到第二級FET的漏極，并與RF輸出銜接。電感L3RFC被用來隔離RF輸出信號到直流電源去，并在電感RFC的電源端加一個旁路電容C4濾去高頻信號。在輸出端的隔直電容C3防止電源電壓加到下一級電路。n為了防止輸出功率的損耗，在任務(wù)頻帶上電感RFC的值即電抗為幾百歐姆。在更高的任務(wù)頻率時，可以運用一條高阻抗的傳輸線/4替代。 n由于MGA83563中兩級放大器都是運用同一個電源，為了防

4、止從RF輸出級到第一級的漏極之間的電源線產(chǎn)生的反響，應(yīng)確保RF輸出級到第一級的漏極之間的電源線有非常好的旁路。否那么，電路將變得不穩(wěn)定。n銜接到MGA83563的RF輸入引腳3是直流接地電位。在MGA83563的輸入端，可以不運用隔直電容，除非有一個DC電壓出如今輸入端。 nMGA83563的輸出阻抗內(nèi)部匹配為50，容易與負(fù)載阻抗匹配。可以采用一個并聯(lián)的電容和串聯(lián)的傳輸線組成的一個匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配輸出為50。nMGA83563內(nèi)部的輸入阻抗匹配對很多運用都是很適宜的。假設(shè)需求改善輸入回波損耗，需求一個更好的輸入匹配的話，只需求簡單地串聯(lián)一個電感即可。n在設(shè)計MGA83563印制電路板的時候，PC

5、B版面設(shè)計應(yīng)綜合思索電氣特性、散熱和裝配。 n PCB版面MGA83563封裝引腳焊盤的尺寸n建議采用引薦運用的微型SOT-363SC-70封裝的印制電路板引腳焊盤。該設(shè)計提供大的容差，可以滿足自動化裝配設(shè)備的要求，并可以減少寄生效應(yīng)，保證MGA83563的高頻性能。n PCB資料的選擇n對于頻率為3GHz的無線運用來說，可選擇型號為FR-4或G-10印制電路板資料，典型的單層板厚度是0.0200.031英寸，多層板普通運用電介質(zhì)層厚度在0.0050.010英寸之間。更高的頻率運用例如5.8GHz，建議運用PTFE/玻璃的電介質(zhì)資料的印制電路板。n 接地n一切MGA83563的外圍元器件的規(guī)劃

6、以MGA83563的引腳焊盤為中心。n適當(dāng)?shù)慕拥夭鸥杀ＷC電路得到最好的性能和維持器件任務(wù)的穩(wěn)定性。MGA83563全部的接地引腳端經(jīng)過通孔被銜接到PCB反面的RF接地面。每一個通孔將被設(shè)置緊挨著每個接地引腳，以保證好的RF接地。運用多個通孔可進一步最小化接地途徑的電感。n接地引腳端的PCB 焊盤在封裝體下面沒有銜接在一同，以減少銜接到多級放大器的接地引腳端，從而減少級間不需求的反響。每個接地引腳端都應(yīng)該有它獨立的接地途徑。留意，PCB導(dǎo)線應(yīng)盡量不要設(shè)計隱藏在芯片封裝下面。n 散熱nMGA83563的直流功率耗費為0.5W，已接近SOT-363的超小型封裝的極限。因此，必需非常小心地對MGA83

7、563進展充分散熱。引薦運用一個有較多通孔的較薄的PCB，并在通孔上鍍上較厚的金屬層，以提供更低的阻值和更好的散熱條件。n不引薦運用0.031英寸厚的電路板，理由是在散熱和電氣特性上存在問題。3.3.2 基于CGB240的藍牙功率放大器電路nCGB240是一個藍牙射頻功率放大器，其符合IEEE 802.11b規(guī)范，可以運用于藍牙1級、家庭RF、WLAN、無繩、2.42.5GHz ISM頻帶等無線系統(tǒng)中。nCGB240采用單電源供電，任務(wù)電壓范圍為2.05.5V，當(dāng)電源電壓VCC=3.3V時，輸出功率Po為23dBm，電流為40160mA，CGB240總的功率添加效率PAE為50，采用4級模擬功

8、率控制。在低功率方式，具有高的PAE，可以到達16dBm/30。輸出功率可經(jīng)過一個模擬控制電壓VCTR來調(diào)整。CGB240采用簡單的外部輸入、級間和輸出匹配電路，并具有高的諧波抑制才干典型值35dBc。nCGB240采用TSSOP-10封裝，引腳功能見表3.3.2。 CGB240內(nèi)部構(gòu)造方框圖如圖3.3.2所示，芯片內(nèi)部包含有2級放大器。圖3.3.2 CGB240 內(nèi)部構(gòu)造方框圖CGB240運用微帶線TRL匹配的藍牙射頻功率放大器電路和印制板圖PCB，如圖3.3.3所示，在PCB中，VC1和VC2銜接在一同，VCtr1和VCtr2銜接在一同。元器件參數(shù)見表3.3.3。CGB240運用的分立元件

9、匹配的藍牙功率放大器電路和印制板圖如圖3.3.4所示，元器件參數(shù)見表3.3.4。圖3.3.3 CGB240運用微帶線匹配的藍牙功率放大器電路和印制板圖圖3.3.4 CGB240運用分立元件匹配的藍牙功率放大器電路和印制板圖3.3.3 基于HPMX3003的1.52.5GHz LNA/開關(guān)/功率放大器電路 nHPMX3003的內(nèi)部包括一個低噪聲放大器LNA、一個GaAs砷化鎵MMIC單片式微波集成電路開關(guān)和一個功率放大器。HPMX3003的每一個部分都能單獨運用，既能作為“射頻前端，也能作為功率級，還可運用于PCS、無線系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)和ISM頻帶擴頻系統(tǒng)的無線電收發(fā)器中。nHPMX3003的L

10、NA利用GaAs的低噪聲特征，可構(gòu)成一個匹配的寬帶放大器，具有13dB的增益，2.2dB的噪聲系數(shù)；HPMX3003的開關(guān)為線性操作并提供+55dBm的IP3；HPMX3003的功率放大器產(chǎn)生高達27.5dBm的輸出功率，功率添加效率PAE為35。HPMX3003采用微型SSOP-28封裝。 nHPMX3003的1.52.5GHz運用電路如圖3.3.5所示。該圖在LNA輸入LNAin和LNA輸出LNAout的電感參數(shù)可根據(jù)任務(wù)頻率范圍調(diào)整例如在1900MHz時為5nH，在2400MHz時為2.5nH。n圖3.3.5中引腳1，2，3，5，6，9，10，12，16，17，19，20，23，24為接

11、地端。接地引腳是器件的主要散熱通道，運用多個通孔的銜接方式，使寄生電感最小。n功率放大器輸入端PA in引腳4射頻輸入功率為+4dBm，輸入端銜接50的傳輸線，外接大于24pF的隔直電容。偏置電壓經(jīng)過500電阻接入一個100pF電容旁路到地。n功率放大器PA out引腳21，22和25射頻輸出功率為+27dBm，偏置電壓經(jīng)過電感線圈接入。 圖3.3.5 HPMX3003的1.52.5GHz運用電路圖中參數(shù)為在2.4GHz的運用n第1級功率放大器漏極偏置電壓輸入端VD1引腳7銜接一個100pF的旁路電容。n第2級功率放大器柵極偏置電壓輸入端VG2引腳27經(jīng)過10電阻提供偏置，引腳端銜接一個10p

12、F的電容旁路到地，電源端銜接一個1000pF的電容旁路到地。n低噪聲放大器輸入LNA in引腳11運用50的傳輸線與開關(guān)引腳13銜接，射頻輸入信號為20dBm，輸入隔直電容大于24pF。n低噪聲放大器輸出LNA out引腳8端的射頻輸出信號為7dBm，偏置電壓經(jīng)過電感線圈、10電阻接入，并銜接100pF和1000pF旁路電容器，任務(wù)電壓為35V，電流耗費為5mA。 n開關(guān)輸入/輸出端SW1和SW2引腳13和18經(jīng)過50的傳輸線接到LNA或PA，傳輸線上不能傳輸直流電壓。n開關(guān)控制引腳C1和C2引腳14和16的開關(guān)封鎖控制電壓為0V，導(dǎo)通電壓為35V。當(dāng)C1封鎖時C2一定要翻開，反之，當(dāng)C2封鎖

13、時C1一定要翻開。n天線銜接引腳端Antenna引腳15經(jīng)過50的傳輸線銜接到天線，傳輸線上不能有直流電壓。3.3.4 基于AD8353的100MHz2.7GHz功率放大器驅(qū)動電路 nAD8353是任務(wù)頻率為100MHz2.7GHz的寬帶固定增益的線性放大器，采用CP-8封裝，AD8353內(nèi)部具有二級反響放大器，有并聯(lián)和串聯(lián)兩種反響。第一級產(chǎn)生大約10dB的增益。第二級是PNP-NPN達林頓輸出級，它也產(chǎn)生大約10dB的增益。單端輸入單端輸出，輸入端和輸出端的阻抗為50，可直接插入在一個50的系統(tǒng)中運用。n器件任務(wù)在900MHz時，有20dB的增益，輸出三階截點OIP3大于23dBm，噪聲系數(shù)為5.3dB，反向隔離度為35dB。任務(wù)在2.7GHz時，有15.6dB的增益，OIP3為19dBm，噪聲系數(shù)為6.8dB，反向隔離度為30dB。nAD8353可廣泛運用于VCO緩沖器、通用TX/RX放大器、功率放大器預(yù)驅(qū)動器和低功耗天線驅(qū)動器中。nAD8353運用電路原理圖、元器件規(guī)劃圖和印制板圖如圖3.3.6所示。該電路采用2.75.5V的單電源供電。電源用0.47F和100pF的電容去耦。C1和C2為隔直電容，留意L1是射頻扼流圈，僅在VCC=3V時運用，引薦值為100nH，用于提高輸出級的電流。由于AD8353的輸出端VOUT引腳7是輸出放大器的集電極，當(dāng)V