宽带放大器SG013芯片存在的问题及改进方法

摘　　要　　SG013芯片是根据我国军工海底探测技术和航天技术的发展需要而开发研制的单片式半导体集成电路，兼顾了大动态输出，宽带放大，且电压增益在大范围内连续可调的特点。本文介绍了大动态宽带放大器SG013芯片在研制过程中存在的问题及两种主要的改进方法。

关键词　　宽带放大器　　扩展带宽　　减少噪声

大动态宽带放大器SG013芯片性能稳定，可靠性高，通过了温度为125℃长达1000小时的高温长时间储存和动态式寿命试验，其中电压增益值为45～52db、输出峰峰值电压值为6～12V、频带宽度值为35～45MHZ、交流输出不对称性设计值≤10，这几个参数指标的基本值数据充分表明SG013芯片对同类高性能、高可靠产品有完全的后续开发能力，从而在海底探测技术和航天技术正式应用中获得圆满成功。

一、模拟电路设计原理

电路采用了双端差分输入和差分输出形式，同时设计两级差分放大、两级射级跟随配合，放大级均采用恒流源，以保较高共模抑制比，两级射级跟随以提高传输效率。线路部分为自行设计，通过模拟实验效果可行。根据电路性能要求，设计线路如图1所示：

图1　SG013芯片模拟电路图

图1具体设置为β=60倍，RR=150Ω/R±30Ω。其他设置：R2K=13.333方、R8K=53.333方、R5K=33.333方、R2.85K=19方、R2.4K=16方、R3.6K=24方、R50Ω=0.333方、R330=2.2方、R1.2K=8方、R500Ω=3.333方、R250=1.666方、R450Ω=3方

二、芯片的改进方法

SG013芯片还不能做到尽善尽美，系统还可以存在一定的扩展能力。例如可通过选用压摆率更高的运算放大器从而进一步拓宽通频带，提高最大输出电压有效值。通过改进，可使输出电压稳定在不同的电压范围内。另外，如果将电路制作成PCB板，合理的布局以及采用大面积覆铜等措施，可以使噪声电压降到更低，进一步提高系统的性能。现在继续努力的是进一步稳定质量，降低成本，扩大应用范围，从而获得更好的经济效益和社会效益。

就SG013芯片如何扩展宽带放大器带宽的具体改进措施如下：

1.采用负反馈

不管是串联电流负反馈还是并联电压负反馈或二者组合使用都是以降低增益为代价来增大带宽，　而增益带宽积基本不变。

2.电抗元件补偿

在高频电路中，　由于电感元件补偿较难调整，　常采用电容元件补偿。在放大器低、中频范围内，　容抗很大。随频率升高并联支路阻抗减小，　负反馈减弱，　相对地提高高频分量，　有效地抵消了高频增益的下降，　在不损坏增益、带宽积下展宽了频带。

3.组合电路

（1）　共发2共基电路：　共基电路的输入阻抗是共发电路的负载，　由于输入阻抗很小，　折算到输入回路的等效电容大大降低，　从而使截止频率增高；另外，　使输出端分布电容及共基电路输入电容分流作用减弱，　这样共发2共基组合电路中共发级通频带大大扩展，　而共基电路不影响组合电路的频带。

（2）高频和低频补偿，为了扩展带宽，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。低频补偿的办法是在放大器负载中串接RC并联回路。当信号频率低时，RC并联回路呈现较大的阻抗，使负载阻抗增大，从而使增益提高，补偿因级间耦合电容的影响而引起的增益下降。

三、大动态宽带放大器SG013的性能参数

通过对SG013芯片实施扩展带宽和减小噪声的改进方法，电路性能明显得到优化，拓宽了应用范围，经反复测试，最终获取以下参数规范（见表1）：

表1　电参数规范表

芯片封装后继续通过了下面一系列的可靠性测试，证实了SG013的高可靠性特点，具有可行性。

1.在121℃下进行168个小时的相对湿度压力锅蒸煮试验；

2.在150℃下完成1000小时的高温存储试验；

3.在-55℃-+125℃下完成1000个循环。

综上所述，在设计或制造中遇到的问题经过反复测试均以解决。经过不断的摸索、探求新思想、新技术、新方法，现已拥有模拟软件可以对任何电参数和热特性进行模拟操作，可最终选出最佳的生产手段；拥有丰富的经验和可靠的数据，完全可根据设计方案完成产品的生产和制作；同时还拥有对最终产品相配套的测试能力，可以就材料的选择、热选择和组装结构提出切实可行的建议。

参考文献：

[1]尤志刚，邓立科，杨小军，林先其.基于反馈技术的宽带低噪声放大器的设计[J].通信技术.2011（02）.

[2]张福洪，罗晚会.无线接收机中低噪声放大器的设计与仿真[J].电子器件.2011（01）.