定負載電阻下設計輸出匹配網(wǎng)絡的方法

本應用筆記介紹了在給定負載電阻下設計輸出匹配網(wǎng)絡的方法。提出的文檔也可以在所有Melexis發(fā)射機和收發(fā)器集成電路中使用。

幾乎所有低功率RF發(fā)射器IC都具有片上功率放大器級，其中輸出引腳為集電極開路或漏極開路。所有Melexis發(fā)射機的RF功率放大器級均采用雙極晶體管進行設置，該晶體管提供了集電極開路。集電極輸出必須提供直流電壓以偏置晶體管級。這通常是通過電感器完成的。可以通過并聯(lián)電容器將電感器調諧至工作頻率，或者將電感器設置為不影響輸出阻抗的較大值-稱為RF扼流圈。

過去，RF設計人員使用的S參數(shù)有時會對這種不確定的輸出阻抗方法產生問題。在某些情況下，如果提供了S參數(shù)，則S參數(shù)不是輸出設備的參數(shù)，而是設備應看到的復共軛值，以傳遞最大輸出功率。器件本身的S參數(shù)不是很有用，因為輸出級等效電路本質上是一個大電阻，同時引腳的電容很小，寄生電感也很小。假設電容約為2.5 pF，電阻為10kΩ。嘗試使該阻抗與負載匹配-通常在50到400Ω之間-由于設備會飽和，因此只能提供很少的輸出。

設計輸出匹配網(wǎng)絡的一種更有用的方法是考慮輸出電容，電源電壓，輸出級的飽和電壓和所需的功率輸出。為了避免輸出級飽和（這會增加諧波水平），可以假設Melexis TH720xx變送器的飽和電壓為1.2V。而TH122x收發(fā)器的飽和電壓為0.7 V是適用的。飽和電壓完全獨立于電源電壓。

峰值輸出電壓擺幅受電源電壓Vcc減去飽和電壓Vsat的限制。如果發(fā)射器使用3 V電源供電，則發(fā)射器的電壓可以為1.8 V，收發(fā)器的電壓為2.3V。

示例：如果我們假設所需的RF功率Po = 3.6 mW（8 dBm），是從TH70xx發(fā)送器獲得的，電源為3 V，Vsat = 1.2 V，則最佳負載電阻將為RL = 256Ω?？梢赃x擇稍小的負載電阻，以確保輸出級在電源電壓下降時不會飽和。

晶體管的輸出電容Cout通常為2-3 pF?？梢酝ㄟ^兩種方式來考慮：

為了與電感器和外部儲能電容器一起進行簡單的諧振頻率調諧（在這種情況下，電感器可以由例如環(huán)形天線形成）。

包含在輸出匹配網(wǎng)絡的電容器中

通常需要調整匹配網(wǎng)絡以獲得最佳結果并補償電路板布局寄生效應。

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