为了使用 OPA810-Q1 等高频放大器实现优化性能,需要特别注意电路板布局的寄生和外部元件类型。DEM-OPA-SOT-1A 可在设计电路板时用作参考。优化性能的建议包括:
- 尽可能减小所有信号 I/O 引脚的连接到任何交流接地端的寄生电容。输出引脚和反相输入引脚上的寄生电容可能导致不稳定;在非反相输入端,寄生电容可与源阻抗发生反应,造成意外的频带限制。为了减少不必要的电容,信号 I/O 引脚周围的窗口应在这些引脚周围的所有接地平面和电源平面中打开。否则,接地平面和电源平面必须在电路板上的其他地方完好无损。
- 尽可能减小电源引脚到高频 0.1μF 去耦电容器的距离(< 0.1 英寸)。在器件引脚上,不得将接地平面和电源平面布局靠近信号 I/O 引脚。避免电源布线和接地布线过于狭窄,以便尽可能减小引脚和去耦电容器之间的电感。电源连接应始终与这些电容器解耦。在电源引脚上使用较大的(2.2µF 至 6.8µF)去耦电容器(在较低频率下有效)。将这些电容器放置在离器件稍远的地方,并在 PCB 同一区域的多个器件之间共享这些电容器。
- 谨慎选择和放置外部器件有助于确保 OPA810-Q1 的高频性能。电阻器必须是低电抗类型。表面贴装式电阻器最适合,并可实现更紧密的总体布局。金属膜和碳成分的轴向引线电阻器也可以提供良好的高频性能。同样,尽可能缩短引线和 PCB 布线。切勿在高频应用中使用绕线式电阻器。由于输出引脚和反相输入引脚对寄生电容最为敏感,因此务必将反馈电阻器和串联输出电阻器(如有)尽可能放置在靠近输出引脚的位置。其他网络元件(例如非反相输入终端电阻器)也可以放置在封装附近。即使很小的寄生电容对外部电阻器进行分流,过高的电阻值也会产生明显的时间常数,从而降低性能。良好的轴向金属膜或表面贴装电阻器有大约 0.2pF 的电容与电阻器并联。对于大于 10kΩ 的电阻值、该寄生电容可在 70MHz 的 GBWP 附近增加一个极点或零点、从而影响电路运行。尽可能降低电阻值,符合负载驱动的注意事项。降低电阻值可使电阻器噪声项保持在较低水平,并最大限度地减小寄生电容的影响,但较低的电阻值会增加动态功耗,因为 RF 和 RG 会成为放大器输出负载网络的一部分。跨阻抗应用(另请参阅节 8.2.1)可以使用该应用所需的任何反馈电阻器,前提是在考虑到反相节点上的所有寄生电容项的情况下设置反馈补偿电容器。
- 与电路板上其他宽带器件的连接可以使用较短的直接走线或通过板载传输线进行。对于短连接,应考虑将布线和下一个器件的输入视为集总容性负载。必须使用相对较宽的走线(50 密耳至 100 密耳),最好在它们周围打开接地平面和电源平面。估算总容性负载,并设置 RS 以获得足够的相位裕度和稳定性。低寄生电容负载 (< 10pF) 并不总是需要 RS,因为 OPA810-Q1 会得到额定补偿,从而以 10pF 的寄生负载运行。随着信号增益的增加(增加空载相位裕度),允许在没有 RS 的情况下使用更高的寄生容性负载。如果需要很长的布线,并且可以接受双端接传输线固有的 6dB 信号损耗,则可以使用微带或带状线技术来实施匹配阻抗传输线(有关微带和带状线布局技术,请参阅 ECL 设计手册)。电路板上通常不需要 50Ω 的环境,但更高的阻抗环境可以改善失真情况。在电路板上使用连接到 OPA810-Q1 输出端引线的匹配串联电阻器,以及位于目标器件输入端的终端分流电阻器(这些电阻器具有根据电路板材料和引线尺寸定义的特性电路板引线阻抗)。还应注意,端接阻抗是分流电阻和目标器件输入阻抗的并联组合;将该总有效阻抗设置为与引线阻抗相匹配。如果不能接受双端接传输线的 6dB 衰减,则只能在源端对长引线进行串联短接。在这种情况下,将走线视为容性负载,并设置串联电阻值,以获得足够的相位裕度和稳定性。这种配置不能保持信号完整性以及双短接线路。如果目标器件的输入阻抗低,则由于连接到端接阻抗的串联输出会形成分压器作用,因此会发生信号衰减。
- 精心设计 PCB 布局,以优化散热。对于 125°C 工作环境的极端情况,使用 SOIC 封装的大约 134.8°C/W 和 24V 电源电压× 4.7mA 125°C 电源电流的内部功率可得出 113mW 的最大内部功耗。该功率会使结温比环境温度高 15°C。将负载功率与该数值相加,还必须计算该功耗,以确定最坏情况下的安全工作点。
- 请勿插入 OPA810-Q1 等高速器件。由插座引起的额外引线长度和引脚间电容会产生非常麻烦的寄生网络,从而几乎不可能实现平稳、稳定的频率响应。通过将 OPA810-Q1 焊接到电路板上可获得最佳效果。