为了使用 THS4631 等高频放大器实现优化的性能,需要特别注意电路板布局布线的寄生和外部元件类型。
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。输出和输入引脚上的寄生电容可能会导致不稳定。为了减少不必要的电容,可以在这些引脚周围的所有接地平面和电源平面中打开信号 I/O 引脚周围的窗口。否则,接地平面和电源平面可以在电路板上的其他地方完好无损。
- 尽可能缩短电源引脚与高频 0.1µF 和 100pF 去耦电容器之间的距离 (< 0.25”)。在器件引脚上,避免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去耦合。在主电源引脚上使用较大的(6.8μF 及以上)去耦钽电容器(在较低频率下有效)。将此类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 THS4631 的高频性能。使用电抗类型非常低的电阻器。表面贴装式电阻器最适合,并可实现更紧密的总体布局。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极为敏感,因此务必分别将反馈电阻器和串联输出电阻器(如有)尽可能靠近反相输入和输出引脚放置。将其他网络组件(例如输入终端电阻器)放置在增益设置电阻器附近。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。优质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 2.0kΩ 的电阻器阻值,该寄生电容可能会引入一个极点、零点或二者皆有,从而影响电路运行。根据负载驱动注意事项的要求,尽可能降低电阻值。
- 使用较短的直接布线或通过板载传输线实现与电路板上其他宽带器件的连接。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。应使用相对较宽的布线(50 密耳至 100 密耳),最好在其周围打开接地平面和电源平面。估算总电容负载,并确定是否需要在输出端使用隔离电阻器。低寄生电容负载 (< 4pF) 通常不需要 RS,因为 THS4631 会得到额定补偿,从而使用 2pF 的寄生负载运行。随着信号增益的增加(增加空载相位裕度),无 RS 情况下亦可支持更高的寄生电容负载。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 阻抗的环境,实际上,较高阻抗的环境可以改善失真(另请参阅失真与负载间的关系图)。在电路板上使用连接到 THS4631 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器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。在本例中,应将布线视为电容负载。源端端接无法保持信号完整性以及双端接线路。如果目标器件的输入阻抗较低,则由于连接到端接阻抗的串联输出会形成分压器,因此会出现一定程度的信号衰减。
- 建议不要插入 THS4631 之类的高速器件。由插座引起的额外引线长度和引脚间电容可能会造成相当麻烦的寄生网络,从而几乎不可能实现平稳的频率响应。通过将 THS4631 器件直接焊接到电路板上可获得最佳效果。