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HFA3101吉尔伯特单元超高频晶体管阵列

时间:2020-2-18, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

HFA3101是一个全NPN晶体管阵列,配置为倍增单元。基于Intersil键合晶片的UHF-1soi过程中,该阵列达到非常高的fT(10GHz),而

保持良好的hFE和VBE匹配特性通过仔细注意电路最大化设计和布局,使本产品成为通信电路。在混音器应用中使用时电池提供高增益和良好的二阶消除扭曲术语。

注:Intersil无铅产品采用特殊无铅材料套;模塑化合物/模具连接材料和100%哑光锡与SnPb和无铅焊接操作。Intersil无铅产品为MSL在达到或超过无铅峰值回流焊温度时分类IPC/JEDEC J STD-020C的无铅要求。

特征

可选择无Pb高增益带宽产品(fT)。10赫兹高功率增益带宽产品。5赫兹电流增益(hFE)。70个低噪声系数(晶体管)。3.5分贝出色的hFE和VBE匹配低集电极泄漏电流。<0.01毫安销对销兼容UPA101

应用

平衡搅拌机

乘数

解调器/调制器

自动增益控制电路

相位检测器

光纤信号处理

无线通信系统

宽带放大级

无线电和卫星通信

高性能仪器

绝对最大额定热信息

VCEO,集电极-发射极电压。8.0伏

VCBO,集电极对基极电压。12.0伏

VEBO,发射极对基极电压。5.5伏

集成电路,集电极电流。30毫安操作条件温度范围。-40oC至85oC热阻(典型,注1)θJA(oC/W)SOIC包。185个

最大结温(模具)175摄氏度

最大结温(塑料封装)…150摄氏度

最大储存温度范围……-65摄氏度至150摄氏度

最高铅温度(焊接10s)…300摄氏度(SOIC-仅限铅头)

注:

1.θJA是用安装在评估PC板上的组件在自由空气中测量的

电气规范TA=25oC

注:

2.测试级别:A.生产测试,B.基于特征的典型或保证限值,C.仅供参考的典型设计。

应用程序信息

HFA3101阵列是一个非常通用的射频构建块。它已精心布置以改善其匹配性属性,由于区域不匹配而导致失真,热分布,β和欧姆电阻最少。这个单元相当于两个差分级“可变跨导倍增器”与输出交叉耦合。这种配置在作为吉尔伯特细胞的产业乘法运算。由于输入的动态范围限制上四管和下尾管的电平,HFA3101电池作为线性四象限的使用受到限制乘数。不过,它的配置非常适合使用当其线性响应仅限于其中一个输入时,如在调制器或混频器电路中的应用。示例这些电路是上变频器,下变频器,频率倍频器和频率/相位检测器。

虽然线性化仍然是低对输入的问题,发射极退化可以用来改善动态特性范围和随后的线性。HFA3101的为此,将两个发射器连接到外部引脚。在调制器应用中,上部的四晶体管是用于开关模式,其中对Q1/Q2和Q3/Q4充当非饱和高速开关。这些开关由通常称为载波的信号控制输入。驱动下一对Q5/Q6的信号通常是用作调制输入。这个信号可以是线性的通过使用低信号电平传输到输出端(远低于26mV的热电压)或发射极退化。斩波波形出现在上对(Q1到Q4)的输出类似于一个信号每半周乘以+1或-1开关波形。

图显示了典型的输入波形,其中载波的频率高于调制信号。输出波形显示典型的抑制载波上变频器或AM信号发生器的输出。载波抑制能力是众所周知的平衡调制器,当一个或另一个输入(载波或调制信号)相等归零。但是,在很高的频率,很高的频率不匹配和交流偏移始终存在,并且抑制能力通常降低,导致载波和存在调制馈通。作为一种频率转换电路,平衡调制器具有转换调制频率的特性(ωM)到载波频率(ωC),产生两侧波段ωU=ωC+ωM和ωL=ωC-ωM。图显示平衡混频器使用的一些转换方案。

使用HFA3101作为调制器有几个与同类产品相比,二极管的优点双平衡混频器,要求接收足够的能量驱动二极管进入开关模式根据频率的不同也有一些要求不同变压器所需的范围,以适应特定的频率响应。HFA3101要求非常低载波输入和频率的驱动能力响应受设备的fT、设计和正在使用的布局技术。上转换使用,例如,对于UHF发射机,可以是通过在45MHz到130MHz,携带通常称为IF的信息(中频)用于上变频(中频信号以前被某个调制方案调制过音频或数字信息的基带信号)并通过注入频率范围大得多的本振信号从600MHz到1.2GHz进入载波输入。使用850MHz载波输入和70MHz中频输出的示例频谱将包含一个920MHz的上边频带,一个较低的780MHz的边带和部分载波(850MHz)以及中频(70MHz)馈通。输出端的带通滤波器衰减不良信号,920MHz信号可以连接到发射机射频功率放大器。顾名思义,下转换就是使用把高频信号转换成低频信号保存调制信息的范围高频信号。一种非常常见的例如,用于超外差无线电的转换接收频率较低的信号中频(IF)用于检测或基带信号的解调。其他应用程序用途包括使用频率进行特殊滤波的下变频方法。

称为本机振荡器(LO)的振荡器驱动一种频率为ωC.下对由频率的射频信号驱动ωM转换为较低频率IF。光谱IF输出将包含频率ωC和ωM。注意当本振频率为低于输入频率,信号被折叠如图所示。注:缩写词RF、IF和LO在取决于电池作为混合器或调节器。单元格的输出还包含馈送到上四对晶体管的信号频率因为开关作用相当于方波乘法。然而,实际上,不仅对称方波的情况,但有些偶数倍数也会出现在输出频谱由于实际的性质开关波形和高频性能。副产品M*ωC+N*ωM的形式,M和N为正或负整数也会出现在输出和它们的级别上经过仔细检查,并通过设计最小化。这种扭曲被认为是混频器应用的优点之一。

倍频的过程也可以理解为具有相同的信号被同时传送到调制和承运人港口。输出频率为ωC的和ωM等于输入的乘积频率为2,零赫兹或直流频率等于ωC和ωM的区别。图2还显示了在今天使用的技术中,下转换过程命名为零如果是用一个纯信号频率等于输入射频频率包含基带的信号(音频或数字信号)调制。尽管复杂,提取或检测信号是直截了当的。HFA3101的另一个有用应用是频率相位检测器,将两个信号馈送至载波和调制端口以及直流信息从输出中提取。在这种情况下,两个端口都在切换模式或过驱动,使乘法以准数字形式(2平方)进行波浪)。相位检测器的一个应用是频率或相位解调,其中调频信号在调制和载波端口。下输入端口始终为90通过高Q与载波输入信号的距离调谐相移网络。网络,正在为在标称频率下精确90度移动,将设置两个信号相隔90度,静态输出直流电平将出现在输出端。当输入信号为频率时调制,来自网络将偏离与调频信号的频率偏差和输出将发生,类似于解调的调频信号。HFA3101也可用于正交检测,(I/Q解调),有限范围的AGC控制,低电平乘法来命名其他一些应用程序。

偏压

各种偏压方案可用于HFA3101。图显示了最常见的方案。这个偏压法是设计人员在成本时的一种选择,热依赖性、电压开销和直流平衡考虑了属性。图A显示了对HFA3101进行偏压的最简单形式。下对所需的电流源由电阻RBIAS上的电压减去降低晶体管。为了增加开销,集电极电阻被射频扼流圈代替作为上对功能作为交流信号的电流源。上部的底部较低的晶体管被RB1和RB2偏置分别是。电阻R2上的电压降必须高于VBE,增加量足以保证下一对的集电极与基底的连接是总是反偏。注意同样的电压设置下对操作的VCE,这一点很重要为了优化增益。电阻REE名义上是对于输入信号远低于零的应用峰值25毫伏。电阻REE用于增加线性度高电平信号的电路。设置电流时必须考虑源值。图B描绘了共用电阻器的使用通过用于温度的电池的电流下对VBE下降时的补偿-2毫伏/摄氏度。图C使用分流电源

设计示例:下变频器混频器

图显示了一个低成本蜂窝混频器的示例应用

HFA3101的设计灵活性由A演示。900MHz低成本、低电压混频器应用范围。优质芯片元件的选择应用程序边界之外的自共振是很重要。设计经过优化以适应不同静止状态下同一布局的评价电流值和较低的电源电压。再选择对于可用的开销和维持高频交流真阻抗信号。27Ω的值是最佳值应用程序的最小值。的输入阻抗HFA3101基本输入端口足够高带50Ω电阻器的终端。通知AC终止通过高质量的电容器使偏置电路去耦。偏倚的选择与R1、R2和RBIAS值的电源电压将电压分开以获得最佳VCE值。供评估在电池静态电流中,发射极处的电压已记录电阻RE。电路的增益,是负载和高频发射极组合电阻通过使用输出匹配网络保持最大值。HFA3101的高输出阻抗允许宽带匹配,如果需要,在50Ω(RL=50Ω到2kΩ)处以及调谐介质Q匹配网络(L,T等)。

稳定性

细胞,就其性质而言,具有很高的增益和预防措施必须考虑信号的组合反射,增益,布局和封装寄生。规则必须注意避免反射波。它是重要的是确保混频器级之间的良好匹配还有它的前端。实验室测量显示上四边形的振动敏感性晶体管输入。必须设计任何LO预过滤这样,收益损失保持在可接受的范围内特别是在高频段。典型的现成过滤器显示信号在通频带。建议使用“pad”或宽带电阻网络用于将LO端口与过滤。负载中包含一个并联2K电阻器稍微降低增益,提高稳定性并改善失真产品(输出互调或三阶截获)。雇佣良好的射频技术应满足稳定性要求。

上变频器示例

上变频器及变频器的应用可以使用相同的布局演示乘法器添加匹配的组件。输出端口S22必须具有适当的匹配程序和根据输出所需的频率,可以设计传输线变换。这个输入端口的返回损耗在超过1.2GHz,允许评估如果需要,倍频器为2.4GHz。电阻REE的加入可以大大增加上变频器的动态范围如所示图。表5所示的评估结果由三个存根调谐器作为匹配网络获得由于布局限制而产生的输出。基于评估结果很明显,单元格需要更高的整体性能的偏置电流。


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