33射频功率放大器电路设计实例ppt课件

1、3.3 射频功率放大器电路设计实例 3.3.1 基于MGA83563的900MHz/1.9GHz/2.5GHz功率放大器电路nMGA83563是中功率GaAs RFIC放大器，内部由两级FET功放电路组成，设计运用在频率范围为0.56GHz的发射机的驱动级和输出级。MGA83563任务电压为+3V，能提供+22dBm158mW的功率输出，具有37的功率效率PAE，输出P1dB为19.2dBm，输出OIP3为29dBm，放大器的输出内部匹配在50，MGA83563适宜以电池为电源的个人通讯设备运用，例如无线数据、蜂窝和PCS。nMGA83563采用SOT-363SC-70封装，引脚1为电源电压V

2、d1，引脚2, 4, 5为地GROUND，引脚3为输入端INPUT，引脚6为输出端和电源电压OUTPUT and Vd2。 n一个覆盖900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和元器件规划图如图3.3.1所示，元器件参数见表3.3.1。电路是组装在0.031英寸的FR-4印制板上。C51000pF是旁路电容器，用来消除加在与VCC衔接的电源线上的级间反响。nMGA83563第一级FET的漏极衔接到引脚1，电源电压VCC经过电感线圈L2衔接在漏极上，电感线圈的电源端被旁路到地。这个级间电感线圈用来完成在第一级放大器和第二级放大器之间的匹配。电感线圈L2的数值取决于MGA83563特

3、定的任务频率，L2的数值可以根据任务频率选择。电感L2的数值也与印制电路板资料、厚度和RF电路的版面设计有关。 图3.3.1 900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和元器件规划图n电源电压经过引脚6加到第二级FET的漏极，并与RF输出衔接。电感L3RFC被用来隔离RF输出信号到直流电源去，并在电感RFC的电源端加一个旁路电容C4滤去高频信号。在输出端的隔直电容C3防止电源电压加到下一级电路。n为了防止输出功率的损耗，在任务频带上电感RFC的值即电抗为几百欧姆。在更高的任务频率时，可以运用一条高阻抗的传输线/4替代。 n由于MGA83563中两级放大器都是运用同一个电源，为了防

4、止从RF输出级到第一级的漏极之间的电源线产生的反响，应确保RF输出级到第一级的漏极之间的电源线有非常好的旁路。否那么，电路将变得不稳定。n衔接到MGA83563的RF输入引脚3是直流接地电位。在MGA83563的输入端，可以不运用隔直电容，除非有一个DC电压出如今输入端。 nMGA83563的输出阻抗内部匹配为50，容易与负载阻抗匹配。可以采用一个并联的电容和串联的传输线组成的一个匹配网络，匹配输出为50。nMGA83563内部的输入阻抗匹配对很多运用都是很适宜的。假设需求改善输入回波损耗，需求一个更好的输入匹配的话，只需求简单地串联一个电感即可。n在设计MGA83563印制电路板的时候，PC

5、B版面设计应综合思索电气特性、散热和装配。 n PCB版面MGA83563封装引脚焊盘的尺寸n建议采用引荐运用的微型SOT-363SC-70封装的印制电路板引脚焊盘。该设计提供大的容差，可以满足自动化装配设备的要求，并可以减少寄生效应，保证MGA83563的高频性能。n PCB资料的选择n对于频率为3GHz的无线运用来说，可选择型号为FR-4或G-10印制电路板资料，典型的单层板厚度是0.0200.031英寸，多层板普通运用电介质层厚度在0.0050.010英寸之间。更高的频率运用例如5.8GHz，建议运用PTFE/玻璃的电介质资料的印制电路板。n 接地n一切MGA83563的外围元器件的规划

6、以MGA83563的引脚焊盘为中心。n适当的接地才干保证电路得到最好的性能和维持器件任务的稳定性。MGA83563全部的接地引脚端经过通孔被衔接到PCB反面的RF接地面。每一个通孔将被设置紧挨着每个接地引脚，以保证好的RF接地。运用多个通孔可进一步最小化接地途径的电感。n接地引脚端的PCB 焊盘在封装体下面没有衔接在一同，以减少衔接到多级放大器的接地引脚端，从而减少级间不需求的反响。每个接地引脚端都应该有它独立的接地途径。留意，PCB导线应尽量不要设计隐藏在芯片封装下面。n 散热nMGA83563的直流功率耗费为0.5W，已接近SOT-363的超小型封装的极限。因此，必需非常小心地对MGA83

7、563进展充分散热。引荐运用一个有较多通孔的较薄的PCB，并在通孔上镀上较厚的金属层，以提供更低的阻值和更好的散热条件。n不引荐运用0.031英寸厚的电路板，理由是在散热和电气特性上存在问题。3.3.2 基于CGB240的蓝牙功率放大器电路nCGB240是一个蓝牙射频功率放大器，其符合IEEE 802.11b规范，可以运用于蓝牙1级、家庭RF、WLAN、无绳、2.42.5GHz ISM频带等无线系统中。nCGB240采用单电源供电，任务电压范围为2.05.5V，当电源电压VCC=3.3V时，输出功率Po为23dBm，电流为40160mA，CGB240总的功率添加效率PAE为50，采用4级模拟功

8、率控制。在低功率方式，具有高的PAE，可以到达16dBm/30。输出功率可经过一个模拟控制电压VCTR来调整。CGB240采用简单的外部输入、级间和输出匹配电路，并具有高的谐波抑制才干典型值35dBc。nCGB240采用TSSOP-10封装，引脚功能见表3.3.2。 CGB240内部构造方框图如图3.3.2所示，芯片内部包含有2级放大器。图3.3.2 CGB240 内部构造方框图CGB240运用微带线TRL匹配的蓝牙射频功率放大器电路和印制板图PCB，如图3.3.3所示，在PCB中，VC1和VC2衔接在一同，VCtr1和VCtr2衔接在一同。元器件参数见表3.3.3。CGB240运用的分立元件

9、匹配的蓝牙功率放大器电路和印制板图如图3.3.4所示，元器件参数见表3.3.4。图3.3.3 CGB240运用微带线匹配的蓝牙功率放大器电路和印制板图图3.3.4 CGB240运用分立元件匹配的蓝牙功率放大器电路和印制板图3.3.3 基于HPMX3003的1.52.5GHz LNA/开关/功率放大器电路 nHPMX3003的内部包括一个低噪声放大器LNA、一个GaAs砷化镓MMIC单片式微波集成电路开关和一个功率放大器。HPMX3003的每一个部分都能单独运用，既能作为“射频前端，也能作为功率级，还可运用于PCS、无线系统、无线局域网和ISM频带扩频系统的无线电收发器中。nHPMX3003的L

10、NA利用GaAs的低噪声特征，可构成一个匹配的宽带放大器，具有13dB的增益，2.2dB的噪声系数；HPMX3003的开关为线性操作并提供+55dBm的IP3；HPMX3003的功率放大器产生高达27.5dBm的输出功率，功率添加效率PAE为35。HPMX3003采用微型SSOP-28封装。 nHPMX3003的1.52.5GHz运用电路如图3.3.5所示。该图在LNA输入LNAin和LNA输出LNAout的电感参数可根据任务频率范围调整例如在1900MHz时为5nH，在2400MHz时为2.5nH。n图3.3.5中引脚1，2，3，5，6，9，10，12，16，17，19，20，23，24为接

11、地端。接地引脚是器件的主要散热通道，运用多个通孔的衔接方式，使寄生电感最小。n功率放大器输入端PA in引脚4射频输入功率为+4dBm，输入端衔接50的传输线，外接大于24pF的隔直电容。偏置电压经过500电阻接入一个100pF电容旁路到地。n功率放大器PA out引脚21，22和25射频输出功率为+27dBm，偏置电压经过电感线圈接入。 图3.3.5 HPMX3003的1.52.5GHz运用电路图中参数为在2.4GHz的运用n第1级功率放大器漏极偏置电压输入端VD1引脚7衔接一个100pF的旁路电容。n第2级功率放大器栅极偏置电压输入端VG2引脚27经过10电阻提供偏置，引脚端衔接一个10p

12、F的电容旁路到地，电源端衔接一个1000pF的电容旁路到地。n低噪声放大器输入LNA in引脚11运用50的传输线与开关引脚13衔接，射频输入信号为20dBm，输入隔直电容大于24pF。n低噪声放大器输出LNA out引脚8端的射频输出信号为7dBm，偏置电压经过电感线圈、10电阻接入，并衔接100pF和1000pF旁路电容器，任务电压为35V，电流耗费为5mA。 n开关输入/输出端SW1和SW2引脚13和18经过50的传输线接到LNA或PA，传输线上不能传输直流电压。n开关控制引脚C1和C2引脚14和16的开关封锁控制电压为0V，导通电压为35V。当C1封锁时C2一定要翻开，反之，当C2封锁

13、时C1一定要翻开。n天线衔接引脚端Antenna引脚15经过50的传输线衔接到天线，传输线上不能有直流电压。3.3.4 基于AD8353的100MHz2.7GHz功率放大器驱动电路 nAD8353是任务频率为100MHz2.7GHz的宽带固定增益的线性放大器，采用CP-8封装，AD8353内部具有二级反响放大器，有并联和串联两种反响。第一级产生大约10dB的增益。第二级是PNP-NPN达林顿输出级，它也产生大约10dB的增益。单端输入单端输出，输入端和输出端的阻抗为50，可直接插入在一个50的系统中运用。n器件任务在900MHz时，有20dB的增益，输出三阶截点OIP3大于23dBm，噪声系数为5.3dB，反向隔离度为35dB。任务在2.7GHz时，有15.6dB的增益，OIP3为19dBm，噪声系数为6.8dB，反向隔离度为30dB。nAD8353可广泛运用于VCO缓冲器、通用TX/RX放大器、功率放大器预驱动器和低功耗天线驱动器中。nAD8353运用电路原理图、元器件规划图和印制板图如图3.3.6所示。该电路采用2.75.5V的单电源供电。电源用0.47F和100pF的电容去耦。C1和C2为隔直电容，留意L1是射频扼流圈，仅在VCC=3V时运用，引荐值为100nH，用于提高输出级的电流。由于AD8353的输出端VOUT引脚7是输出放大器的集电极，当V