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关于高增益 LNA 的稳定性

发布者:镭芯微电子 发布时间: 2018-07-09

关于高增益 LNA 的稳定性

 对于 LNA(低噪声放大器)电路,必须保证 K>1,否则在特定的源阻抗或负载阻抗下,电 路会产生不稳定或者振荡的现象,在 Smith 原图上看,表现为 S11 或 S22 出现>0dB 的情况。 然而由于晶体管的增益高,特别是一些高 fT 器件用于较低频率的情况下,电路增益会非常高, 当电路分布参数以及器件的内部结电容的存在,往往会发生 K<1 的情况。 

为保证电路稳定性,往往采取一些措施,我司收集总结了一些电路方式,列举如下:

 1. 电路输入处端并上阻性元件,但是这种方法在一些要求噪声系数要求比较高的场合很少采 用,因为会降低电路的 NF,因为阻性元件会产生热噪声,而且衰减电路的衰减量等效为噪声 系数,前置的衰减电路会导致整个系统的 NF 降低;

 2. 应用相对较多的方法是在输出端并上阻性元件,在 ADS 的 LNA example 中就这种方法, 但是这种方法也要谨慎运用,因为会导致低增益,并降低 1dB 压缩点(也就会降低 IP3,即电 路的线性); 

3. C 到 B 极之间接入 R-L-C 反馈通道,来降低某些频段的增益,以提高稳定性,适当选择参 数能获得较平坦的增益和稳定的电路,但是由于会有一部分噪声反馈回输入端,所以也会降低 电路的 NF;

 4. 用滤波电路来做匹配,通常用在输出部分,来降低特定频率范围的增益,通常是出现振荡 的高频(高于工作频率),常用的方法是采用 1/4 波长线或特定谐振频率的电容; 

5. 射极采用电感,来消除高频增益,在高频端稳定,常见的是采用走线电感,通常经验值每 mm 的走线电感约为 0.8-1nH。

 以上几点方法,希望对需要的客户有一定的帮助,这几个方法往往要适当应用,并且需要 一定的经验,而且可以几个方法同时应用。

 【友情提示】: TO92 封装的高频器件(如 3355),由于引脚可以看做为 3 根平行的导线,有一定的电感 量和电容量。很多厂家由于直插件是采用人工插件的方法,往往没有把器件插到底,竖着长长 的引脚,然而 1cm 长的引脚约有 10nH 的电感量,在 500MHz 时就有 31.4 欧的阻抗,三个引 脚都串这样的电感,会对电路阻抗匹配有较大的影响,特别是射极到地的引脚电感形成了负反 馈,降低了电路增益,在有些电路下,这些分布参数甚至会导致电路振荡。所以建议 TO-92封装的 3355 应尽量插到底贴近 PCB 再焊接,或者选用 SOT23 等贴片封装。