MAX2235的電路板布局優(yōu)化技術(shù)-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯MAX2235的電路板布局優(yōu)化技術(shù)-設(shè)計(jì)應(yīng)用MAX2235是三級功率放大器，工作范圍為800MHz至1000MHz，能夠?yàn)镚SM和ISM設(shè)備提供高達(dá)30dBm的輸出功率。但是，實(shí)際設(shè)計(jì)中要想獲得性能并不容易，前提是必須保證良好的PC板布局。本文提供了經(jīng)過驗(yàn)證的電路板布局的相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有助于用戶理解功率放大器特性以及所述方法的基本原理。概述MAX2235是一款三級功率放大器，工作范圍為800MHz至1GHz，能夠?yàn)镚SM和ISM設(shè)備提供高達(dá)30dBm的輸出功率。但是，實(shí)際應(yīng)用中要想獲得性能并不容易，前提是必須保證良好的PC板布局。否則，不合理的電路板布局將無法優(yōu)化系統(tǒng)性能。本文提供了經(jīng)過驗(yàn)證的電路板布局，有助于用戶理解功率放大器的特性以及所述方法的基本原理。作為一種新型布局指南，本文有助于MAX2235的設(shè)計(jì)人員避免一些常見錯(cuò)誤，從而在設(shè)計(jì)中獲得性能。

電源旁路和級間匹配該器件使用過程中必須考慮級間匹配問題，這也是重要的因素之一。由于放大器由三個(gè)相互獨(dú)立的放大級組成，每級的阻抗特性略有不同，因此，三級彼此之間必須相互匹配，提供的功率傳輸。MAX2235的VCC引腳3、5、8和9并非單純的需要旁路的電源引腳。集總元件電容(和寄生電容)會(huì)與器件內(nèi)部電路相互作用，影響級間匹配。因此，設(shè)計(jì)人員可以針對特定應(yīng)用定制匹配電路。

為了充分利用設(shè)計(jì)的靈活性，VCC過孔和器件引腳之間有電容，旁路電容的位置可以沿著VCC引線稍做調(diào)整。級間電容和IC引腳之間的引線長度需要憑借經(jīng)驗(yàn)確定，通過改變VCC引線上的電容獲得所要求的工作頻率(參見圖1)。通常在這些位置均采用高Q值電容達(dá)到匹配，尺寸大小為0402的元件易于物力調(diào)節(jié)(相反，尺寸大小為0603的元件幾乎沒有調(diào)節(jié)余地，尺寸大小為0201的元件更難控制)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用中選則了MurataGJM1555系列元件(以前選用的是GJ615)，能獲得較好的性能。該系列元件在900MHz下Q值大于100。

假定功率放大器的電源引腳為級間匹配，引線之間的相互隔離非常重要(注意：這里的“隔離”指單純的RF隔離。當(dāng)然，線路采用直流耦合)。如果電源引腳不作為級間匹配，可能有一部分RF能量從耦合到另，這對系統(tǒng)性能非常不利。采用“星形拓?fù)洹笔且环N有效隔離各級電源噪聲的方法。這種結(jié)構(gòu)由單點(diǎn)引出各電源線，該點(diǎn)采用一個(gè)大容量電容旁路，然后，將這些電源線分布在PC板底層，并且彼此之間進(jìn)行適當(dāng)隔離。相對于電路板內(nèi)層的電介質(zhì)而言，由于采用地層隔離這些電源線，因此降低了底層VCC線路之間的耦合。每條隔離線通過級間匹配電容進(jìn)行本地旁路，同時(shí)與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)匹配。為了靠近IC放置電容，并有效控制匹配，將電容放置在頂層比較合理。圖2為推薦的元件布局圖。

接地方案MAX2235采用TSSOP-EP封裝，芯片底部帶有裸露的接地焊盤。由于功率放大器的輸出級通過該點(diǎn)接地，因此該焊盤必須接地。如果沒有低電感接地通路，則會(huì)出現(xiàn)令人頭疼的發(fā)射衰減，導(dǎo)致增益降低。IC向PC板地層的散熱也是通過這種物理連接實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)大面積裸焊盤的接地面積。在裝配期間，還要給出回流通路，也就是說，PC板焊盤應(yīng)具有多個(gè)過孔。該IC的全部GND引腳可直接返回同一焊盤，為功率放大器的其它級提供短的接地通路(參見圖3)。輸出網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的評估板在這一部分可能會(huì)誤導(dǎo)用戶，它是專為特定頻段設(shè)計(jì)的，沒有必要復(fù)制到其它應(yīng)用中。該評估板采用30AWG導(dǎo)線，與引腳16至VCC間的0。Maxim目前在新型設(shè)計(jì)中不推薦輸出采用導(dǎo)線短接和電阻上拉的方法。相反，可采用L||C并聯(lián)上拉至VCC，以獲得性能。如果認(rèn)真選取LC并聯(lián)諧振，那么在敏感頻率上看似具有較高的阻抗(不會(huì)影響匹配)，但會(huì)大大削減諧波。在915MHz下設(shè)計(jì)時(shí)，10nH和3.3pF的電感值可產(chǎn)生非常好的諧波抑制，并大大降低輸出匹配的干擾。在設(shè)計(jì)輸出匹配時(shí)，可采用與級間匹配類似的方法。為了調(diào)節(jié)功率放大器的輸出阻抗，可沿著傳輸線改變輸出并聯(lián)電容的位置。該評估板用兩個(gè)元件進(jìn)行匹配，為了提高調(diào)節(jié)能力，可以利用四元件(串聯(lián)L、并聯(lián)C、串聯(lián)L、并聯(lián)C)匹配方案(參見圖4)。無論采用哪種方法實(shí)現(xiàn)阻抗變換，都推薦使用由許多相鄰接接地過孔包圍的受控阻抗傳輸線。連續(xù)的RF接地回路，可以大大降低PC板損耗，改善諧波抑制。同時(shí)還需要注意：匹配時(shí)采用高Q值元件(100，在期望頻率下)對獲得的原型和產(chǎn)品性能至關(guān)重要，并推薦使用MurataGJM1555系列(或等效電路)。

概要作為RF功率放大器，在PC板布局過程中，MAX2235是否能夠獲得性能取決于細(xì)致而周密的電路布局。在構(gòu)建個(gè)原型之前，需要全面考慮以下事項(xiàng)。級間匹配VCC旁路/級間匹配電容應(yīng)盡可能靠近IC引腳(引腳3、5、8和9)放置，并在調(diào)試過程中允許調(diào)整位置。采用高Q值元件可以獲得性能。VCC布線電源布線應(yīng)使不同的PA級電源線間隔(耦合)，在PC板底層采用“星形拓?fù)洹笔欠浅Ｓ行?。VCC端接全局旁路電容。

接地為IC各引腳提供短、電感的接地通路?？紤]到回流焊和IC底部裸焊盤的制造工藝，必須將裸焊盤接地！