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五类放大器的根本特性、功能及使用剖析

五类放大器的基本特性、功能及应用分析-放大器是当今RF/IF信号链中功能最多样的构建模块之一。设计中广泛使用放大器来解决无源器件或元件引起的信号损耗问题。整个收发器都需要RF放大器来提高信号强度。在接收器中,放大器放大微弱的输入信号;在发射器中,当信号接近最终功率放大器级时,放大器则用来提高信号强度。由于整个RF/IF信号链都会发生这种损耗,因此ADI公司针对各特定无线电部分的需要,开发了五个系列的放大器,分别是:LNA(低噪声放大器)、IFA(中频放大器)、驱动器放大器、增益模块和VGA(可变增益放大器)。

扩大器是当今RF/IF信号链中功用最多样的构建模块之一。规划中广泛运用扩大器来解决无源器材或元件引起的信号损耗问题。整个收发器都需求RF扩大器来进步信号强度。在接纳器中,扩大器扩大弱小的输入信号;在发射器中,当信号挨近终究功率扩大器级时,扩大器则用来进步信号强度。由于整个RF/IF信号链都会产生这种损耗,因而ADI公司针对各特定无线电部分的需求,开发了五个系列的扩大器,分别是:LNA(低噪声扩大器)、IFA(中频扩大器)、驱动器扩大器、增益模块和VGA(可变增益扩大器)。

尽管各扩大器系列针对某些运用进行了优化,但一切扩大器都有一些一起的特性需求在规划阶段予以考虑。每个扩大器都会供给必定的增益,增益随频率的改变是一个重要考虑要素。在较高频率时,扩大器的增益一般会下降,然后或许需求在信号链的其它当地予以补偿。数据手册中的丰厚信息也有助于加速规划进程。凭借特性随温度、电源电压和作业频率的改变等数据,规划人员能够削减验证所需时刻,然后大大缩短项目的上市时刻。另一个需求考虑的特性是扩大器的ESD额外值。ESD额外值与器材能够接受而不会遭到损坏的静电放电量有关。ADI公司的宽带匹配IFA和增益模块经过优化,增益随频率的滚降被降至最小,而且一切扩大器都能在整个温度、电源电压和频率规模内供给额外功用,因而产品选型和规划导入进程得以简化。此外,ADI公司的扩大器额外功用到达了最高ESD规范,在大规模制作环境中安稳牢靠。

当今无线电规划的一个遍及趋势是尺度更小且功耗更低,所需的电路板空间和散热量因而也更少,有助于下降成本。ADI公司的扩大器致力于进步功率,以业界最低的功耗供给业界抢先的功用。这些扩大器不只供给规范SOT-89封装,而且供给更小、更紧凑的LFCSP封装,以便节约电路板面积。ADI公司环绕增益模块扩大器集成了其它功用:ADL5240 VGA中集成一个数字步进衰减器(DSA),ADL5243 VGA除了包括上述两个功用外,还集成一个1/4W驱动器扩大器。整个IFA系列和增益模块均内部匹配50 Ω电阻,而且一切扩大器均集成有源偏置电路,只需很少的外部器材,然后进一步节约电路板空间。

低噪声扩大器

现在咱们将具体评论第一类扩大器——低噪声扩大器(LNA)。LNA一般用作接纳途径中的第一个有源元件。它是界定体系整体功用的要害元件,有必要能在不明显添加噪声的情况下成功扩大极低的电平信号。挑选LNA时需求考虑的一个重要特性是噪声系数,该系数与扩大器添加到输入信号中的噪声量有关。P1dB和OIP3也很重要,前者与扩大器能够输出的线性信号功率量有关,后者与功率处理才能,即扩大器能够处理而不会遭到危害的输入功率量有关。ADI公司ADL5521和ADL5523 LNA的上述一切参数均很超卓,完结了1dB以下的噪声系数、21dBm P1dB、37dBm OIP3和20dBm的输入功率处理才能。

中频扩大器

中频扩大器规划用于完结IF频率规模(无线电架构中一般低于500MHz)内的高功用操作。接纳器的IF部分需求高动态规模扩大,不然信号将在模数转换器ADC)进行数字化处理之前产生失真。扩大器要完结高动态规模,有必要一起具有低噪声系数和高OIP3。ADI公司的ADL5535和ADL5536 IFA供给业界最佳的低噪声系数与高OIP3组合。ADL5535在380MHz时供给16dB增益、3.3dB噪声系数和45.5dBm OIP3,选用5V电源供电时功耗仅97mA。ADL5536在380MHz时供给20dB增益、2.7dB噪声系数和49dBm OIP3,选用5V电源供电时功耗仅105mA。

五类扩大器的根本特性、功用及运用剖析

图1:ADI IFA具有高线性度、低噪声系数、平整增益和低功耗特性。

驱动器扩大器

驱动扩大器一般用在无线电架构的发射途径中,用于在将信号发送至终究高功率扩大器级之前进步信号强度。为了有用完结这一使命,驱动器需求针对给定输出功率供给高线性度,以便完结低失真、高输出驱动才能。ADI公司的ADL5320(0.4-2.7GHz)和ADL5321(2.3-4GHz) SOT-89 1/4W驱动器支撑宽带操作,关于选定的作业频段,只需很少的外部匹配元件。ADL5320在2.14GHz时的输出线性度为42dBm,输出紧缩点为25.7dBm,选用5V电源供电时功耗仅104mA。ADL5321在2.6GHz时的输出线性度为41dBm,输出紧缩点为25.7dBm,选用5V电源供电时功耗仅90mA。假如需求更高的P1dB,ADI公司的新产品ADL5324 SOT-89 1/2W驱动器集成了动态可调偏置电路,无需外部偏置电阻即可在3.3V至5V规模内定制OIP3和P1dB功用。此特性使规划人员能够针对具体规划需求量身定制驱动器扩大器功用。可调偏置还支撑动态偏置驱动器,然后在不需求驱动扩大器发挥最高功用时节约功耗,例如体系处于待机形式时。这一可扩展性削减了评价需求,也不用针对不同输出功率要求(25dBm至29dBm输出功率电平)准备多个驱动器扩大器。ADL5324还具有-40°C至+105°C的宽作业温度规模,为功率扩大器等接受较高温度的规划供给了牢靠功用。一起这款1/2W驱动器扩大器掩盖400MHz至4,000MHz的宽频率规模,仅需几个外部元件就能调谐至该规模内的具体频段。ADL5324 GaAs HBT 1/2W驱动器扩大器功耗业界最低(5V电源时仅133mA),并供给同类最佳的功用:43.1dBm OIP3、29.1dBm P1dB、14.6dB增益、3.8dB噪声系数(2140MHz时)。当偏置电压降至3.3V时,该驱动器功耗仅为62mA,功用如下:34.4dBm OIP3、25.3dBm P1dB、13.6dB增益、3.2dB噪声系数(2140MHz时)。如需更高的P1dB,可考虑单级1W扩大器ADL5604 (0.7-2.7GHz)以及更高增益的双级1W扩大器ADL5605(0.4-1.0GHz)和ADL5606(1.8-2.7GHz),这些扩大器在其调谐频率规模内可供给极为平整的增益和十分高的输出三阶交调截点(OIP3)特性。ADL5605供给极端平整的23dB增益、31.1dBm的P1dB、44.3dBm的OIP3和4.8dB的噪声系数(943MHz时)。ADL5606供给极端平整的23.8dB增益、30.7dBm的P1dB、45.7dBm的OIP3和4.8dB的噪声系数(2140MHz时)。

图2: 业界首款具有动态可调偏置特性和扩展温度规模的1/2W驱动器扩大器。

增益模块

增益模块是最灵敏的扩大器系列,由于它能在IF到RF的宽频率规模内供给固定的增益。挑选增益模块时需求考虑的特性取决于其实践运用,不过在宽带运用中,增益平整度与频率的联系很重要。为避免信号由于扩大而产生失真,动态规模也很重要。在现有的内部匹配增益模块中,ADI公司ADL5601和ADL5602供给的动态规模最高。这一功用是在整个4GHz频率规模内,经过一起供给极低的噪声系数和十分高的OIP3特性而完结的。ADL5601在900MHz时供给15dB增益、43dBm的OIP3和3.7dB的噪声系数,功耗仅83mA。ADL5602在2GHz时供给20dB增益、42dBm的OIP3和3.3dB的噪声系数,功耗仅89mA。这些内部匹配的增益模块还经过优化,增益随频率的滚降被降至最小。二者均支撑Class 1C(±1.5kV) ESD维护,选用工业规范SOT-89封装,易于在当时规划中直接运用和评价。ADL5541和ADL5542是宽带增益模块,在低频至6 GHz规模内作业,供给小尺度LFCSP封装。

RF/IF可变增益扩大器

许多运用都期望经过集成来削减电路板空间。VGA经过集成各种扩大器拓扑和数字步进衰减器(DSA)来满意这一要求。ADL5240和ADL5243 RF/IF数控式VGA的作业频率规模为100MHz至4,000MHz,具有无与伦比的增益操控功用和精度。ADL5240 VGA选用GaAs技术规划,将DSA与增益模块集成于单片IC中,而ADL5243则在单片IC中集成DSA、增益模块和宽带1/4W驱动器扩大器,且没有丢失任何功用。扩大器或DSA都能够作为信号链路上的第一个器材,并答应在规划中多处运用VGA,使体系具有最大的灵敏性。每个VGA中的DSA能供给31.5dB的增益操控规模,步进为0.5dB,支撑串行和并行接口形式,一起各VGA中的增益模块具有40dBm以上的高线性度,900MHz时的噪声系数为2.9。ADL5243的?W驱动器供给业界抢先的42.0dBm线性度功用,2.14GHz时的P1dB到达25.7dBm,极为超卓。

图3:ADI公司的RF/IF VGA集成高功用扩大器和数字步进衰减器,与分立解决方案比较,电路板空间得到大幅节约。

ADI公司经过多种方法改进RF规划:立异的电路规划、简化的调谐要求以及具体的数据手册信息。这些均有助于RF规划人员规划出满意本身需求的解决方案,让尺度更小、功耗更低的体系快速上市。

责任编辑:gt

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