7 dicas que você precisa saber sobre o design do amplificador de baixo ruído FR

O novo e empolgante front-end de RF O design de transceptores de radiofrequência (RF) de alto desempenho garante a melhor tecnologia persuasiva. De um modo geral, se você planeja melhorá-lo apenas aumentando a largura do transistor ou a tensão da fonte de alimentação, isso criará problemas de projeto. Você pode precisar de um tamanho maior de PCBs e haverá mais consumo de energia. Neste artigo, apresentaremos dicas para a estrutura de design de um amplificador de baixo ruído (LNA) para receptores/transceptores de RF.

Ajudaremos você a produzir PCBs LNA que oferecem desempenho máximo operando com baixa potência.

Projeto de circuito amplificador de baixo ruído com figura de baixo ruído

Ajudaria se você criasse esquemas inovadores de amplificadores de baixo ruído para diminuir seu consumo de energia e tensão. Um amplificador de baixo ruído amplifica a potência do sinal da antena enquanto garante que o ruído seja menor. Forneceria ganho suficiente para superar o ruído dos próximos estágios.

Geralmente, um esquema LNA tem blocos de correspondência de impedância de entrada e saída com um bloco de amplificação entre eles. Você deve verificar as restrições de ganho do seu front-end de RF e, em seguida, minimizar a figura de ruído de acordo. Por exemplo, pode haver uma restrição de que o ganho máximo alcançável é de 20 dB em radiofrequência de 2,4 GHz.

Recomendamos que você projete um amplificador de ruído linear com indutores. Eles são reativos e, portanto, não causarão nenhum ruído em seu PCB. É fato que a ressonância LC sempre melhora o desempenho de ruído e o ganho do LNA.

Calcule a figura de ruído e obtenha métricas de desempenho

Então, acabamos de lhe dizer para manter a figura de ruído do PCB baixa. Mas como você pode ter certeza de que é baixo? Você precisará derivar uma fórmula e depois fazer uma análise. Normalmente, você obterá uma figura de ruído e obterá métricas de desempenho para verificar sua atividade de LNA PCB.

Normalmente, você pode calcular o ganho de qualquer circuito LNA derivando uma fórmula que inclui a impedância de carga e a transcondutância efetiva dos transistores. Para a figura de ruído, você pode usar a seguinte fórmula geral para análise:

Use o PCB do amplificador de baixo ruído multicamada.

É importante notar que a PCB do amplificador de baixo ruído estaria funcionando em Radiofrequência. Portanto, se você projetar um layout de PCB de 4 camadas, ele manterá um plano de terra constante. Além disso, permitirá o desacoplamento de RF distribuído de uma área de energia CC entre duas camadas principais do plano de terra.

O layout PCB de um esquema de circuito amplificador de baixo ruído requer um ponto de referência de RF comum. É um ponto de aterramento de RF para todos os sinais de RF de uma porta de entrada ou saída. Ao adicionar um terreno comum, você garantirá que todos os pontos estejam no mesmo potencial.

Em um projeto de PCB de 4 camadas, você pode definir um plano de energia, dois planos de aterramento e uma camada de rastreamento de circuito. Além disso, ajudaria se você projetasse adequadamente a forma e a largura dos traços de cobre. Diminuirá a indutância distribuída, capacitância e resistência no circuito amplificador de baixo ruído.

Um PCB de 4 camadas também permitirá que você obtenha um tamanho gerenciável de uma linha de microfita. Uma linha de microfita é um corredor metálico altamente condutor em um PCB de faixa de RF. Você pode entrar em contato com o fabricante da placa de circuito impresso para calcular parâmetros como constante dielétrica, pesos de cobre, dados do material, espessura do núcleo e pilha de camadas padrão. Usando essas informações, você pode combinar sem esforço a linha de microfita com o valor de impedância necessário. Finalmente, ajudaria se você projetasse traços de polarização completos para reduzir a resistência do caminho.

Use dispositivos de montagem em superfície em PCB amplificador de baixo ruído

A tecnologia de montagem em superfície é uma maneira pela qual você monta diretamente os componentes elétricos em uma placa de circuito impresso. Se você usar dispositivos de montagem em superfície, obterá traços de cobre mais curtos e tamanhos de PCB de amplificador de ruído menores. E, em um circuito de RF, reduzirá a resistência e a capacitância parasitas.

Além disso, ajudaria se você mantivesse as conexões entre os componentes de montagem em superfície e o aterramento curtos. É para diminuir a impedância. Você também pode fazer isso projetando duas ou três vias paralelas no plano de terra.

Outro ponto crítico é definir a faixa de temperatura de teste do seu circuito amplificador de baixo ruído. Seus componentes de montagem em superfície devem poder funcionar dentro dessa faixa de temperatura. Além disso, você pode usar conectores banana para conexões de tensão de polarização, terra e fonte de alimentação. Para obter a conectividade RF, você pode usar conectores SMA em seu amplificador de baixo ruído PCB. Além de serem pequenos em tamanho, eles oferecem uma ampla faixa de frequência e alta confiabilidade.

Amplificador de baixo ruído – Selecione um material de PCB adequado para o circuito do amplificador de baixo ruído

Um material de PCB aceitável pode ajudar no projeto do seu amplificador de baixo ruído. Isso mitigará o nível de calor nas restrições do amplificador, como figura de ruído e ganho. Ao todo, a seleção de PCB pode contribuir significativamente para o nível de desempenho final do seu projeto LNA.

Ajudaria se você considerasse várias propriedades do material PCB como um candidato de projeto para um amplificador de baixo ruído. Esses parâmetros incluem fator de dissipação (Df), constante dielétrica (DK ou εr), condutividade térmica, coeficiente de temperatura de Dk e tolerância de espessura do substrato.

Por exemplo, você deve regular estritamente o Dk do material PCB em todo o material para obter uma correspondência de impedância rígida. Ajudaria se você tivesse que manter valores baixos de ruído do amplificador. Além disso, o coeficiente de temperatura da constante dielétrica (Tc Dk) também afeta essas figuras de ruído e redes de casamento de impedância.

Amplificador de baixo ruído – Projete seu PCB de acordo com os requisitos de sinais de alta frequência

Lembre-se sempre de que você está lidando com sinais de alta frequência em seu circuito amplificador de pequeno ruído. O PCB operará na faixa de frequência de rádio, portanto, você deve projetá-lo de acordo. Como já discutimos, é necessário usar uma placa multicamada para reduzir a interferência. O ruído de uma placa de quatro camadas é 20 dB menor do que uma placa de painel duplo com o mesmo material. Ao mesmo tempo, no entanto, há também a preocupação de que a produção seja mais complicada. O custo seria mais alto e você precisaria de experiência para projetar o layout do PCB.

Os sinais de RF no circuito amplificador de baixo ruído não devem desenvolver um loop durante a fiação. Se você não puder evitá-lo, pode garantir que seja o menor possível. Você também deve prestar atenção à diafonia, que pode se desenvolver a uma distância próxima das linhas de sinal paralelas. Crosstalk é o sinal de ruído indesejável entre os sinais de RF devido à interferência de campos eletromagnéticos próximos.

Existem diferentes métodos para evitar o crosstalk. Você pode tentar conectar as linhas paralelas em uma camada na perpendicular e as diferentes camadas. Além disso, você deve usar um número menor de vias em seu projeto de amplificador de baixo ruído. Aumentará a velocidade e diminuirá os erros de dados. Por fim, mantenha os fios entre os pinos mais curtos. É para evitar o acoplamento com os componentes devido a cabos de sinal de RF mais longos.

Consiga o circuito de correspondência de impedância rígida do seu amplificador de baixo ruído

Ajudaria se você tentasse obter um circuito rígido de correspondência de impedância para o seu amplificador de baixo ruído. Ele é responsável pelo desempenho de ruído ideal, filtragem e fornece estabilidade de entrada e saída. Elementos passivos, como resistores, linhas de tira, capacitores e indutores compõem o circuito correspondente.

As tolerâncias do material da placa de circuito impresso, como a espessura do cobre e as tolerâncias da largura do condutor, influenciam esse circuito. Se houver algum problema relacionado à fabricação do circuito, isso também influenciará seus circuitos de correspondência de impedância. O tamanho dessas tolerâncias depende do projeto específico do sistema LNA.

Por exemplo, a tolerância da espessura do cobre tem um impacto mais significativo nas estruturas de acoplamento, como circuitos coplanares.

Por outro lado, está em causa a influência na largura e espessura do condutor do circuito do substrato. Canais mais finos exibem um ajuste de impedância mais significativo do que cursos mais espessos para um aumento na largura do condutor.

A tolerância DK é outro parâmetro para PCB, que pode influenciar suas redes de correspondência de impedância exigidas em projetos de LNA.

Resumo

Então, essas são algumas dicas que você pode seguir para projetar corretamente o seu circuito amplificador de baixo ruído. Você precisa das redes de correspondência de impedância corretas, material de PCB, camadas de PCB, circuitos de polarização, figura de ruído e ganho. Você pode garantir um design de qualidade projetando sua placa de circuito impresso amplificador de baixo ruído de acordo com os requisitos de sinais de frequência de RF.

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