浅谈五类放大器的基本特性

放大器是当今RF/IF信号链中功能最多样的构建模块之一。设计中广泛使用放大器来解决无源器件或元件引起的信号损耗问题。整个收发器都需要RF放大器来提高信号强度。在接收器中，放大器放大微弱的输入信号；在发射器中，当信号接近最终功率放大器级时，放大器则用来提高信号强度。由于整个RF/IF信号链都会发生这种损耗，因此ADI公司针对各特定无线电部分的需要，开发了五个系列的放大器，分别是：LNA(低噪声放大器)、IFA(中频放大器)、驱动器放大器、增益模块和VGA(可变增益放大器)。

虽然各放大器系列针对某些应用进行了优化，但所有放大器都有一些共同的特性需要在设计阶段予以考虑。每个放大器都会提供一定的增益，增益随频率的变化是一个重要考虑因素。在较高频率时，放大器的增益一般会降低，进而可能需要在信号链的其它地方予以补偿。数据手册中的丰富信息也有助于加快设计过程。借助特性随温度、电源电压和工作频率的变化等数据，设计人员可以减少验证所需时间，从而大大缩短项目的上市时间。另一个需要考虑的特性是放大器的ESD额定值。ESD额定值与器件能够承受而不会受到损坏的静电放电量有关。ADI公司的宽带匹配IFA和增益模块经过优化，增益随频率的滚降被降至最小，而且所有放大器都能在整个温度、电源电压和频率范围内提供额定性能，因此产品选型和设计导入过程得以简化。此外，ADI公司的放大器额定性能达到了最高ESD标准，在大规模制造环境中稳定可靠。

当今无线电设计的一个普遍趋势是尺寸更小且功耗更低，所需的电路板空间和散热量因此也更少，有助于降低成本。ADI公司的放大器致力于提高效率，以业界最低的功耗提供业界领先的性能。这些放大器不仅提供标准SOT-89封装，而且提供更小、更紧凑的LFCSP封装，以便节省电路板面积。ADI公司围绕增益模块放大器集成了其它功能：ADL5240 VGA中集成一个数字步进衰减器(DSA)，ADL5243 VGA除了包含上述两个功能外，还集成一个1/4W驱动器放大器。整个IFA系列和增益模块均内部匹配50 Ω电阻，并且所有放大器均集成有源偏置电路，只需极少的外部器件，从而进一步节省电路板空间。

低噪声放大器

现在我们将详细讨论第一类放大器——低噪声放大器(LNA)。LNA通常用作接收路径中的第一个有源元件。它是界定系统总体性能的关键元件，必须能在不显著增加噪声的情况下成功放大极低的电平信号。选择LNA时需要考虑的一个重要特性是噪声系数，该系数与放大器增加到输入信号中的噪声量有关。P1dB和OIP3也很重要，前者与放大器可以输出的线性信号功率量有关，后者与功率处理能力，即放大器能够处理而不会受到损害的输入功率量有关。ADI公司ADL5521和ADL5523 LNA的上述所有参数均很出色，实现了1dB以下的噪声系数、21dBm P1dB、37dBm OIP3和20dBm的输入功率处理能力。

中频放大器

中频放大器设计用于实现IF频率范围(无线电架构中通常低于500MHz)内的高性能操作。接收器的IF部分需要高动态范围放大，否则信号将在模数转换器(ADC)进行数字化处理之前发生失真。放大器要实现高动态范围，必须同时具有低噪声系数和高OIP3。ADI公司的ADL5535和ADL5536 IFA提供业界最佳的低噪声系数与高OIP3组合。ADL5535在380MHz时提供16dB增益、3.3dB噪声系数和45.5dBm OIP3，采用5V电源供电时功耗仅97mA。ADL5536在380MHz时提供20dB增益、2.7dB噪声系数和49dBm OIP3，采用5V电源供电时功耗仅105mA。


图1：ADI IFA具有高线性度、低噪声系数、平坦增益和低功耗特性。