MAX2235—版图优化技术

MAX2235为三级功率放大器，工作在800MHz至1000MHz范围，在GSM和ISM应用中可产生高达30dBm的功率放大器。实现最大性能并非易事，最好的起点是良好的 PC 板布局。本文回顾了经过验证的布局实践，并帮助读者了解PA的性质和所提议技术背后的基本原理。

常规

MAX2235为三级功率放大器，工作频率范围为800MHz至1GHz，在GSM和ISM应用中可产生高达30dBm的输出功率。实现这种类型的性能不是一件小事，最好的起点是良好的 PC 板布局。相反，更重要的是，设计不良的 PC 板布局绝对无法实现最佳性能。

本文将回顾经过验证的布局实践，并帮助读者理解该IC的性质和所提出技术背后的基本原理。作为新布局的指南，它将帮助任何使用MAX2235进行设计的人避免常见的陷阱，并充分利用其设计。

供应旁路和级间匹配

也许这个IC最不被理解和最重要的方面之一是阶段间匹配。由于放大器实际上由三个独立的级组成，并且每个级的阻抗特性略有不同，因此它们必须相互匹配以提供最大的功率传输。

Vcc器件上的引脚 3、5、8 和 9 并非需要旁路的纯电源输入。施加到这些引脚的集总元件电容（和寄生效应）在内部与器件相互作用，并提供一定程度的级间匹配。这允许设计人员为其特定应用自定义匹配项。

为了充分利用这种设计的灵活性，旁路电容位置应沿VCC走线进行一定程度的调节，VCC通孔和器件引脚之间的电容应保持一定程度的偏差。通过沿VCC走线滑动电容，可以根据经验确定级间电容和IC引脚之间的最佳走线长度，以获得所需的工作频率（见图1）。在这些位置使用高Q值电容器通常可提供最佳匹配，0402尺寸组件使调谐的物理过程易于管理（与几乎没有调整空间的0603和可能更难物理操作的0201相反）。村田制作所GJM1555系列（以前的GJ615）已用于此应用，并取得了良好的效果。它们的Q因数在900MHz时大于100。

图1.沿 V 可调旁路电容器位置抄送跟踪。

鉴于PA的电源引脚充当级间匹配，因此尽可能将线路彼此隔离非常重要。（注意：“隔离”一词在这里纯粹是RF意义上的。当然，这些线路是直流耦合的。如果不做到这一点，RF能量可能会以一种不利于性能的方式从一个级耦合到另一个级。使用“星形拓扑”是一种有效隔离每个阶段的电源线的方法。在这种配置中，每条电源线都源自一个点，在那里用一个大电容器旁路。然后，这些线路在印刷电路板的底层上运行，并尽可能合理地彼此物理分离。VCC线路之间的耦合在底层减少，因为线路由接地层隔开，而不是内层的电介质。每个单独的线路都由级间匹配帽在本地绕过，该帽同时匹配级间节点。最好将盖子放在顶部，因为这可以非常接近定位并最大程度地控制比赛。图2显示了这些元件的推荐放置和方向。

图2.“星形拓扑”的元件放置。

接地

MAX2235采用TSSOP-EP封装，底部配有裸露接地焊盘。该焊盘绝对必须接地，因为PA的输出级从该连接中获得接地。如果没有低电感接地路径，将发生不希望的发射极退化，从而导致增益性能下降。从IC到PCB接地层的热传递也是通过这种物理连接完成的。最好采用具有较大表面积的设计，用于焊接裸露焊盘。在组装过程中允许焊料流动的路径也很重要 - 在印刷电路板焊盘本身中提供多个直通孔。IC的GND引脚应全部直接布线回同一焊盘。这也为其他PA级提供了最短的接地路径（见图3）。

图3.裸露的桨必须接地。

输出网络

当前的评估套件在这方面可能具有误导性。它是为非常特定的性能频段设计的，虽然功能强大，但不一定应该复制用于其他应用。评估板采用30AWG导线与0Ω电阻并联，从引脚16至Vcc.Maxim目前不建议在新设计中使用导线短路和电阻上拉作为输出。相反，使用 L||C 组合拉至 V抄送.如果仔细选择LC的并联谐振，它将在目标频率下看起来像高阻抗（因此不会影响匹配），但将有助于大大衰减谐波。在915MHz的设计中，10nH和3.3pF的值产生了非常好的谐波抑制和最小的输出匹配干扰。

在设计输出匹配时，可以使用与级间类似的方法。沿传输线滑动输出分流电容可以精确调整PA输出的阻抗。评估板使用双元件匹配演示该方法。为了获得更多的调整能力，四元件匹配（L系列、分流C、L系列、分流C）已被证明工作良好（见图4）。无论采用何种阻抗转换方法，都建议使用由多个相邻接地过孔包围的受控阻抗传输线。这最大限度地减少了 PC 板损耗，并通过沿线路提供畅通无阻的 RF 接地返回路径来改善谐波抑制。另请注意，在匹配中使用高Q值组件（目标频率为>100）对于在原型和生产中实现最佳性能至关重要。再次推荐使用村田制作所GJM1555系列（或同等产品）。

图4.四元件输出与高 Q 值电感器和电容器匹配。

总结

与所有RF功率放大器一样，MAX2235的最佳性能取决于印刷电路板布局过程中的谨慎决策。在构建第一个原型之前，应彻底考虑以下事项：

台间比赛放置 Vcc旁路/级间匹配电容尽可能靠近IC引脚（3、5、8和9），并允许在初始整定期间进行位置调整。使用高 Q 值成分以获得最佳效果。

Vcc路由使用允许不同PA级电源线之间最大距离（从而最小耦合）的拓扑结构。印刷电路板底层的“星形拓扑”在这里非常有效。旁路 V抄送全球。

接地为 IC 引脚提供最短、最低的接地电感路径。考虑 IC 底部裸露焊盘的焊接流动性和制造能力。这必须绑在地平面上！

输出匹配使用高Q值元件和四元件匹配，然后使用受控阻抗传输线。可以在匹配之前在上拉电感上实现谐波陷阱，而不会影响阻抗变换。

图5显示了这些关键项目的实现，图6给出了另一块Maxim评估板上的“星形拓扑”实际示例。

图5.实现在构建第一个原型之前要考虑的关键项目。

图6.Maxim评估板上的“星形拓扑”示例

审核编辑：郭婷