MAX2235為三級功率放大器，工作在800MHz至1000MHz范圍，在GSM和ISM應(yīng)用中可產(chǎn)生高達(dá)30dBm的功率放大器。實(shí)現(xiàn)最大性能并非易事，最好的起點(diǎn)是良好的 PC 板布局。本文回顧了經(jīng)過驗(yàn)證的布局實(shí)踐，并幫助讀者了解PA的性質(zhì)和所提議技術(shù)背后的基本原理。

常規(guī)

MAX2235為三級功率放大器，工作頻率范圍為800MHz至1GHz，在GSM和ISM應(yīng)用中可產(chǎn)生高達(dá)30dBm的輸出功率。實(shí)現(xiàn)這種類型的性能不是一件小事，最好的起點(diǎn)是良好的 PC 板布局。相反，更重要的是，設(shè)計(jì)不良的 PC 板布局絕對無法實(shí)現(xiàn)最佳性能。

本文將回顧經(jīng)過驗(yàn)證的布局實(shí)踐，并幫助讀者理解該IC的性質(zhì)和所提出技術(shù)背后的基本原理。作為新布局的指南，它將幫助任何使用MAX2235進(jìn)行設(shè)計(jì)的人避免常見的陷阱，并充分利用其設(shè)計(jì)。

供應(yīng)旁路和級間匹配

也許這個(gè)IC最不被理解和最重要的方面之一是階段間匹配。由于放大器實(shí)際上由三個(gè)獨(dú)立的級組成，并且每個(gè)級的阻抗特性略有不同，因此它們必須相互匹配以提供最大的功率傳輸。

Vcc器件上的引腳 3、5、8 和 9 并非需要旁路的純電源輸入。施加到這些引腳的集總元件電容（和寄生效應(yīng)）在內(nèi)部與器件相互作用，并提供一定程度的級間匹配。這允許設(shè)計(jì)人員為其特定應(yīng)用自定義匹配項(xiàng)。

為了充分利用這種設(shè)計(jì)的靈活性，旁路電容位置應(yīng)沿VCC走線進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)，VCC通孔和器件引腳之間的電容應(yīng)保持一定程度的偏差。通過沿VCC走線滑動電容，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定級間電容和IC引腳之間的最佳走線長度，以獲得所需的工作頻率（見圖1）。在這些位置使用高Q值電容器通常可提供最佳匹配，0402尺寸組件使調(diào)諧的物理過程易于管理（與幾乎沒有調(diào)整空間的0603和可能更難物理操作的0201相反）。村田制作所GJM1555系列（以前的GJ615）已用于此應(yīng)用，并取得了良好的效果。它們的Q因數(shù)在900MHz時(shí)大于100。

圖1.沿 V 可調(diào)旁路電容器位置抄送跟蹤。

鑒于PA的電源引腳充當(dāng)級間匹配，因此盡可能將線路彼此隔離非常重要。（注意：“隔離”一詞在這里純粹是RF意義上的。當(dāng)然，這些線路是直流耦合的。如果不做到這一點(diǎn)，RF能量可能會以一種不利于性能的方式從一個(gè)級耦合到另一個(gè)級。使用“星形拓?fù)洹笔且环N有效隔離每個(gè)階段的電源線的方法。在這種配置中，每條電源線都源自一個(gè)點(diǎn)，在那里用一個(gè)大電容器旁路。然后，這些線路在印刷電路板的底層上運(yùn)行，并盡可能合理地彼此物理分離。VCC線路之間的耦合在底層減少，因?yàn)榫€路由接地層隔開，而不是內(nèi)層的電介質(zhì)。每個(gè)單獨(dú)的線路都由級間匹配帽在本地繞過，該帽同時(shí)匹配級間節(jié)點(diǎn)。最好將蓋子放在頂部，因?yàn)檫@可以非常接近定位并最大程度地控制比賽。圖2顯示了這些元件的推薦放置和方向。

圖2.“星形拓?fù)洹钡脑胖谩?/strong>

接地

MAX2235采用TSSOP-EP封裝，底部配有裸露接地焊盤。該焊盤絕對必須接地，因?yàn)镻A的輸出級從該連接中獲得接地。如果沒有低電感接地路徑，將發(fā)生不希望的發(fā)射極退化，從而導(dǎo)致增益性能下降。從IC到PCB接地層的熱傳遞也是通過這種物理連接完成的。最好采用具有較大表面積的設(shè)計(jì)，用于焊接裸露焊盤。在組裝過程中允許焊料流動的路徑也很重要 - 在印刷電路板焊盤本身中提供多個(gè)直通孔。IC的GND引腳應(yīng)全部直接布線回同一焊盤。這也為其他PA級提供了最短的接地路徑（見圖3）。

圖3.裸露的槳必須接地。

輸出網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)前的評估套件在這方面可能具有誤導(dǎo)性。它是為非常特定的性能頻段設(shè)計(jì)的，雖然功能強(qiáng)大，但不一定應(yīng)該復(fù)制用于其他應(yīng)用。評估板采用30AWG導(dǎo)線與0Ω電阻并聯(lián)，從引腳16至Vcc.Maxim目前不建議在新設(shè)計(jì)中使用導(dǎo)線短路和電阻上拉作為輸出。相反，使用 L||C 組合拉至 V抄送.如果仔細(xì)選擇LC的并聯(lián)諧振，它將在目標(biāo)頻率下看起來像高阻抗（因此不會影響匹配），但將有助于大大衰減諧波。在915MHz的設(shè)計(jì)中，10nH和3.3pF的值產(chǎn)生了非常好的諧波抑制和最小的輸出匹配干擾。

在設(shè)計(jì)輸出匹配時(shí)，可以使用與級間類似的方法。沿傳輸線滑動輸出分流電容可以精確調(diào)整PA輸出的阻抗。評估板使用雙元件匹配演示該方法。為了獲得更多的調(diào)整能力，四元件匹配（L系列、分流C、L系列、分流C）已被證明工作良好（見圖4）。無論采用何種阻抗轉(zhuǎn)換方法，都建議使用由多個(gè)相鄰接地過孔包圍的受控阻抗傳輸線。這最大限度地減少了 PC 板損耗，并通過沿線路提供暢通無阻的 RF 接地返回路徑來改善諧波抑制。另請注意，在匹配中使用高Q值組件（目標(biāo)頻率為>100）對于在原型和生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)最佳性能至關(guān)重要。再次推薦使用村田制作所GJM1555系列（或同等產(chǎn)品）。

圖4.四元件輸出與高 Q 值電感器和電容器匹配。

總結(jié)

與所有RF功率放大器一樣，MAX2235的最佳性能取決于印刷電路板布局過程中的謹(jǐn)慎決策。在構(gòu)建第一個(gè)原型之前，應(yīng)徹底考慮以下事項(xiàng)：

臺間比賽放置 Vcc旁路/級間匹配電容盡可能靠近IC引腳（3、5、8和9），并允許在初始整定期間進(jìn)行位置調(diào)整。使用高 Q 值成分以獲得最佳效果。

Vcc路由使用允許不同PA級電源線之間最大距離（從而最小耦合）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。印刷電路板底層的“星形拓?fù)洹痹谶@里非常有效。旁路 V抄送全球。

接地為 IC 引腳提供最短、最低的接地電感路徑。考慮 IC 底部裸露焊盤的焊接流動性和制造能力。這必須綁在地平面上！

輸出匹配使用高Q值元件和四元件匹配，然后使用受控阻抗傳輸線。可以在匹配之前在上拉電感上實(shí)現(xiàn)諧波陷阱，而不會影響阻抗變換。

圖5顯示了這些關(guān)鍵項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，圖6給出了另一塊Maxim評估板上的“星形拓?fù)洹睂?shí)際示例。

圖5.實(shí)現(xiàn)在構(gòu)建第一個(gè)原型之前要考慮的關(guān)鍵項(xiàng)目。

圖6.Maxim評估板上的“星形拓?fù)洹笔纠?/strong>

審核編輯：郭婷