6-2015

Applikationen Optimieren

Applikationen Optimieren eines Verstärkerlayouts Skyworks SKY65111- 348LF ist ein leistungsfähiger, dreistufiger Endverstärker-IC. Er wird typischerweise bei automatischen Zählerablesungen und RFID eingesetzt. Der IC wird im advanced InGaP HBT-Prozess hergestellt und befindet sich in einem 3 x 3-mm-QFN-Gehäuse. Bild 1: SKY65111 Evaluation Board ohne Layout-Optimierung Ü b l i c h e r w e i s e w i r d d e r SKY65111-348LF im 800- bis 1100-MHz-Frequenzband eingesetzt. Er ist auf eine hohe Effizienz, hohe Eingangs- und Ausgangsrückflussdämpfung und Verstärkung abgestimmt. Trotzdem bleiben ein hoher OIP3 und gute Oberschwingungs-Unterdrückung erhalten. Das Datenblatt des SKY65111- 348LF zeigt zwei lange Linien auf: V CC3 , RFout und V CC2 . Um den Platz, der von den Bauteilen und dazugehörenden ICs benötigt wird, zu minmieren, beschreibt diese Application Note wie diese Komponenten durch Oberflächen-montierte Spulen ersetzt werden können. Dadurch konnte die Bandbreite für den Betrieb von 700 bis 1200 MHz erweitert werden. Die Veränderung der DC-Vorspannung und die Oberwellenfilterung werden ebenfalls erläutert. Beschreibung des Evaluation Boards für den Schaltkreis Bild 2 zeigt die Anwendungsschaltung schematisch, die für die Abstimmung im Breitband für 700 bis 1200 MHz verwendet wird. Die Funktion jedes einzelnen Pins wird nachfolgend detalliert beschrieben. Masse (Pins 1, 3, 8, 14) Verbinden Sie alle Masse-Pins mit der HF-Ground-Plane über mehrere Vias mit größtmöglichem Durchmesser und geringster Induktivität. Hierbei ist es Unter Verwendung der Applikationsschrift SKY65111-348LF der Skyworks Solutions, Inc sales@skyworksinc.com www.skyworksinc.com Bild 2: Schematische Darstellung der Schaltung 12 hf-praxis 6/2015

Applikationen V REF , (Pin 7) V REF ist der Eingang der Bias- Referenzspannung für die Verstärkerstufen 2 und 3. V REF sollte im gleichen Spannungsbereich wie der V CC betrieben werden mit einem nominellen Spansehr wichtig, dass das Pad des ICs ausreichend geerdet ist, um die Temperaturabhängigkeit zu verringern und die Stabilität der Schaltung zu erhöhen. platziert werden. C25 sollte so nah wie möglich an dem Pin platziert werden, um die gleiche Leistungsfähigkeit wie auf dem Anwendungsboard zu erreichen. RFIN, (Pin 2) Eine Anpassungsstruktur aus diskreten Elementen wurde für eine gute Rückflussdämpfung innerhalb des Bandes am HF-Eingang PIN 2 realisiert. Sie besteht aus einem Kondensator (C1), der den Gleichstrom blockiert, einem Tiefpass LC-Filter (L1 und C2) und schlussendlich einem seriellen Kondensator (C25) am Geräteeingang. Diese Kombination sorgt für eine Rückflussdämpfung von besser als -11 dB über den gesamten Bandbereich von 700 bis 1200 MHz. Die aktuelle Platzierung von C1 ist nicht kritisch. Er kann in der Nähe von L1, C2 und C25, je nach Bedarf, V CC1 , (Pin 4) V CC1 ist der Eingang für die Kollektorspannung der ersten Verstärkerstufe des SKY65111. Viele Bypass-Kondensatoren (C3 bis C5 und C17) und die serielle Induktivität L2 werden verwendet, um die Stabilität innerhalb und außerhalb der verwendeten Bandbreite des Gerätes sicherstellen zu können. L2 und C3 sollten wie im Layout des Application Boards gezeigt platziert werden. Eine Platzierung andernorts ist nicht kritisch. V APC1 , (Pin 5) V APC1 ist der Eingang für die Bias- Steuerspannung für die Verstär- Bild 3: Layout des Application Boards Komponente Wert Größe Hersteller Teilenummer C1 100 pF 0402 Murata GRM1555C1H101JD83E C2 0,5 pF 0402 Murata GRM1555C1H0R5JZ35E C3 4,7 pF 0402 Murata GRM1555C1H4R7JZ35E C4 100 pF 0402 Murata GRM1555C1H101JD83E C5 1000 pF 0402 Murata GRM155R71H102KA01 C8 100 pF 0402 Murata GRM1555C1H101JD83E C9 1000 pF 0402 Murata GRM155R71H102KA01 C10 10 µF 0402 AVX TAJA106M006R C11 100 pF 0402 Murata GRM1555C1H101JD83E C12 1000 pF 0402 Murata GRM155R71H102KA01 C13 10 nF 0402 Murata GRM155R71E103KA01 C14 10 µF 1206 AVX TAJA106M006R C15 15 pF 0402 Murata GJM1555C1H150JB01E C16 6,8 pF 0402 Murata GJM1555C1H6R8CB01E C17 10 µF 1206 AVX TAJA106M006R C22 1000 pF 0402 Murata GRM155R71H102KA01 C23 100 pF 0402 Murata GRM1555C1H101JD83E C24 100 pF 0402 Murata GRM1555C1H101JD83E C25 27 pF 0402 Murata GRM1555C270JZ35E L1 1 nH 0402 Taiyo Yuden HK1005-1N0S L2 1,2 nH 0402 Taiyo Yuden HK1005-1N2S L3 1,8 nH 0402 Taiyo Yuden HK1005-1N8S L4 1 nH 0402 Taiyo Yuden HK1005-1N0S L5 10 nH 0603 Coilcraft 0603HC-10NXJB Tabelle 1: SKY65111-348LF Empfohlene Werte für die Komponenten des Evaluation-Boards kerstufen 1 und 2. Der Sollwert des Betriebsbereiches liegt zwischen 2,6 und 3 Volt, wobei 3 Volt die maximale Verstärkung bewirken. V APC1 kann auch auf Null Volt gesetzt werden, wenn die Verstärkerstufen 1 und 2 in den Standby-Modus gebracht werden, um Strom zu sparen. V APC2 , (Pin 6) V APC2 ist der Eingang für die Bias-Steuerspannung der Verstärkerstufe 3. Der Nominalwert des Betriebsbereiches liegt zwischen 2,6 und 3 Volt, wobei 3 Volt die maximale Verstärkung bewirkt. V APC2 kann auch auf Null Volt gesetzt werden, wenn die Verstärkerstufe 3 in den Standby-Modus gebracht wird, um Strom zu sparen. Bei vielen Anwendungen werden die V APC1 - und V APC2 -Pins verbunden und von der gleichen Spannung gesteuert. V APC1 und VAPC2 können auch geteilt werden, wenn eine unabhängige Einstellung gewünscht ist. hf-praxis 6/2015 13