拓宽器的分类及根柢特性

2017-11-12 21:54分类：电子技术阅读：

拓宽器的分类及根柢特性
拓宽器是当今RF/IF信号链中功用最多样的构建模块之一。方案中广泛运用拓宽器来处理无源器件或元件致使的信号损耗疑问。悉数收发器都需求RF拓宽器来行进信号强度。在接纳器中，拓宽器拓宽细微的输入信号;在发射器中，当信号挨近终究功率拓宽器级时，拓宽器则用来行进信号强度。由于悉数RF/IF信号链都会发作这种损耗，因而ADI公司关于各特定无线电有些的需求，开发了五个系列的拓宽器，别离是：LNA(低噪声拓宽器)、IFA(中频拓宽器)、驱动器拓宽器、增益模块和VGA(可变增益拓宽器)。
尽管各拓宽器系列关于某些运用进行了优化，但悉数拓宽器都有一些一同的特性需求在方案时期予以思考。每个拓宽器都会供给必定的增益，增益随频率的改动是一个首要思考要素。在较高频率时，拓宽器的增益通常会下降，进而或许需求在信号链的其它本地予以赔偿。数据手册中的丰盛信息也有助于加速方案进程。凭仗特性随温度、电源电压和作业频率的改动等数据，方案人员能够削减验证所需时刻，然后大大缩短项意图上市时刻。另一个需求思考的特性是拓宽器的ESD额外值。ESD额外值与器件能够承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和增益模块通过优化，增益随频率的滚降被降至最小，而且悉数拓宽器都能在悉数温度、电源电压和频率方案内供给额外功用，因而商品选型和方案导入进程得以简化。此外，ADI公司的拓宽器额外功用抵达了最高ESD规范，在大方案制作环境中安稳牢靠。
当今无线电方案的一个遍及趋势是规范更小且功耗更低，所需的电路板空间和散热量因而也更少，有助于下降本钱。ADI公司的拓宽器尽力于行进功率，以业界最低的功耗供给业界抢先的功用。这些拓宽器不只供给规范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公司盘绕增益模块拓宽器集成了其它功用：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驱动器拓宽器。悉数IFA系列和增益模块均内部匹配50 Ω电阻，而且悉数拓宽器均集成有源偏置电路，只需很少的外部器件，然后进一步节约电路板空间。
低噪声拓宽器
如今咱们将详细议论榜首类拓宽器——低噪声拓宽器(LNA)。LNA通常用作接纳途径中的榜首个有源元件。它是界定体系全体功用的要害元件，有必要能在不显着添加噪声的状况下成功拓宽极低的电平信号。挑选LNA时需求思考的一个首要特性是噪声系数，该系数与拓宽器添加到输入信号中的噪声量有关。P1dB和OIP3也很首要，前者与拓宽器能够输出的线性信号功率量有关，后者与功率处理才华，即拓宽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的上述悉数参数均很超卓，完结了1dB以下的噪声系数、21dBm P1dB、37dBm OIP3和20dBm的输入功率处理才华。
中频拓宽器
中频拓宽器方案用于完结IF频率方案(无线电架构中通常低于500MHz)内的高功用操作。接纳器的IF有些需求高动态方案拓宽，不然信号将在模数改换器(ADC)进行数字化处理之前发作失真。拓宽器要完结高动态方案，有必要一同具有低噪声系数和高OIP3。ADI公司的ADL5535和ADL5536 IFA供给业界最好的低噪声系数与高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。

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。
驱动器拓宽器
驱动拓宽器通常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拓宽器级之行行进信号强度。为了有用完结这一使命，驱动器需求关于给定输出功率供给高线性度，以便完结低失真、高输出驱动才华。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。假定需求更高的P1dB，ADI公司的新商品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方案内定制OIP3和P1dB功用。此特性使方案人员能够关于详细方案需求量身定制驱动器拓宽器功用。可调偏置还支撑动态偏置驱动器，然后在不需求驱动拓宽器体现最高功用时节约功耗，例如体系处于待机办法时。这一可拓宽性削减了评价需求，也不用关于纷歧样输出功率恳求(25dBm至29dBm输出功率电平)准备多个驱动器拓宽器。ADL5324还具有-40°C至+105°C的宽作业温度方案，为功率拓宽器等承受较高温度的方案供给了牢靠功用。一同这款1/2W驱动器拓宽器掩盖400MHz至4,000MHz的宽频率方案，仅需几个外部元件就能调谐至该方案内的详细频段。ADL5324 GaAs HBT 1/2W驱动器拓宽器功耗业界最低(5V电源时仅133mA)，并供给同类最好的功用：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，可思考单级1W拓宽器ADL5604 (0.7-2.7GHz)以及更高增益的双级1W拓宽器ADL5605(0.4-1.0GHz)和ADL5606(1.8-2.7GHz)，这些拓宽器在其调谐频率方案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供给极点平整的23dB增益、31.1dBm的P1dB、44.3dBm的OIP3和4.8dB的噪声系数(943MHz时)。ADL5606供给极点平整的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拓宽温度方案的1/2W驱动器拓宽器。
增益模块
增益模块是最活络的拓宽器系列，由于它能在IF到RF的宽频率方案内供给固定的增益。挑选增益模块时需求思考的特性取决于正本际运用，不过在宽带运用中，增益平整度与频率的联络很首要。为避免信号由于拓宽而发作失真，动态方案也很首要。在现有的内部匹配增益模块中，ADI公司ADL5601和ADL5602供给的动态方案最高。这一功用是在悉数4GHz频率方案内，通过一同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通过优化，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，易于在其时方案中直接运用和评价。ADL5541和ADL5542是宽带增益模块，在低频至6 GHz方案内作业，供给小规范LFCSP封装。
RF/IF可变增益拓宽器
很多运用都期望通过集成来削减电路板空间。VGA通过集成各种拓宽器拓扑和数字步进衰减器(DSA)来满意这一恳求。ADL5240和ADL5243 RF/IF数控式VGA的作业频率方案为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技能方案，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驱动器拓宽器，且没有丢掉任何功用。拓宽器或DSA都能够作为信号链路上的榜首个器件，并容许在方案中多处运用VGA，使体系具有最大的活络性。每个VGA中的DSA能供给31.5dB的增益操控方案，步进为0.5dB，支撑串行和并行接口办法，一同各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抵达25.7dBm，极为超卓。

图3：ADI公司的RF/IF VGA集成高功用拓宽器和数字步进衰减器，与分立处理方案比照，电路板空间得到大幅节约。
ADI公司通过多种办法改进RF方案：立异的电路方案、简化的调谐恳求以及详细的数据手册信息。这些均有助于RF方案人员方案出满意本身需求的处理方案，让规范更小、功耗更低的体系活络上市。