基于基礎架構接收器的超低噪聲放大器設計方案

　　3.4 穩定性

　　穩定性是 LNA 最重要的要求之一。典型的規格要求實(shí)現最高 18 GHz 頻率下絕對穩定工作。每一級設計也必須符合絕對穩定工作的要求，包括所有條件下的所有外部元件和偏置。在此頻率范圍內的多數情況下，高增益、低噪聲的設備往往會(huì )變得非常不穩定。為了穩定設備同時(shí)滿(mǎn)足這些要求，必須采用多種穩定性設計技術(shù)。

　　為解決低工作頻率下的穩定性問(wèn)題，通常在源極會(huì )采用一個(gè)電感。

　　用于輸入和噪聲系數匹配的源極反饋電感器也可以用來(lái)實(shí)現穩定性。常用的一種技術(shù)是使用串并行 LR 網(wǎng)絡(luò )。

　　這種網(wǎng)絡(luò )的作用是在低頻率時(shí)充當低阻抗，而在高頻率時(shí)充當高阻抗。

　　另一種常用的技術(shù)是從漏極到接地之間連接串并聯(lián) CR網(wǎng)絡(luò )。這種網(wǎng)絡(luò )的作用是在高頻率時(shí)充當分流電阻，而在低頻率時(shí)充當高阻抗。接地的分流電阻有利于穩定設備。

　　還有一種用來(lái)改善穩定性的方法，那便是在設備的輸出和輸入之間使用并聯(lián)反饋。不過(guò)這種方法會(huì )降低噪聲系數。因此，它通常用在第二級（緩沖）設計中，而不用于第一級設計。這種反饋也有利于 IP3、回波損耗（RL）和增益調整。

　　穩定電路集成于共源共柵 LNA 中。SKY67100 和SKY67101 最終的仿真穩定性和測量穩定性結果如圖 16 和 17 所示。

　　3.5 靜電釋放因素

　　靜電釋放（ESD）指的是處于不同靜電位的物體或表面之間發(fā)生的靜電轉移，它對半導體器件具有極大的破壞性。ESD 必須在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期階段予以解決。設計中使用功率鉗制、二極管和疊接二極管 ESD 保護電路在所有引腳組合間獲得 1A 級（>250 V）的 HBM 額定值。

　　設計方案中的其它部件也使用 ESD 保護電路，但需要特別注意確保不會(huì )降低小信號、大信號和噪聲系數性能。

　　4 布線(xiàn)

　　SKY67100/SKY67101 應用測試板布線(xiàn)的設計旨在盡可能獲得最低噪聲系數和最佳穩定性。測試板為在 50 mil厚的 FR4 基底上疊加 10 mil 厚的 Rogers 4350B 基板。RF 電路中選擇使用 Rogers 4350B 材料，是由于它具有介電常數（εr）低、介電常數不易受隨溫度變化的影響等特點(diǎn)，能實(shí)現最佳的噪聲性能。成本相對較低的FR4 材料則用于承載其余壓層，并提高機械剛度和厚度。微帶線(xiàn)寬度和空間設計能夠接受常用的 0402 尺寸的表面安裝元件，同時(shí)維持統一的 50 Ω。覆銅厚度為1.4 mil，可減少電路損耗及其對噪聲系數的累加效應。

　　5 元件選擇

　　圖9 顯示的是測試板原理圖。輸入元件 C1、C2 和 L1決定了設備的輸入匹配和噪聲系數。為獲得最佳的噪聲系數，推薦使用高 Q 值元件。

　　如果需要增益調整，元件 R2 和 C4 可構成設備的反饋電路。

　　輸出匹配通過(guò)元件 L2 和 C5 實(shí)現。

　　L2 還在偏置電路中用來(lái)對元件 C6、C7 和 C8 去耦合。

　　通過(guò)微調輸出匹配，可以?xún)?yōu)化線(xiàn)性度。

　　6 仿真和測量結果比較

　　圖10 和11 描述了 SKY67100-396LF（1.9 GHz）和SKY67101-396LF（0.9 GHz）隨寬帶頻率范圍變化得到的測量和仿真增益曲線(xiàn)圖。SKY67101 在 0.9 GHz 的增益為 18.2 dB，SKY67100 在 1.9 GHz 的增益為 17.67dB。

　　圖12 描述了 SKY67101 設備的輸入和輸出回波損耗。