Interferencia

Joanne Wu es directora de producto en Würth Elektronik, responsable de componentes EMC y ferritas para montaje en PCB.

Los amplificadores de RF de uso general se utilizan ampliamente en sistemas de comunicación inalámbrica. Se puede garantizar un funcionamiento sin interferencias mediante el uso de ferritas multicapa, que desacoplan las señales de RF de la alimentación de CC.

La ubicuidad de las comunicaciones inalámbricas está impulsando la necesidad de amplificadores de RF de uso general que puedan usarse en muchas categorías, desde sistemas 5G hasta numerosas aplicaciones inalámbricas de IoT. Al diseñar un amplificador de RF, el primer paso es definir parámetros importantes como la frecuencia objetivo y la ganancia. Al seleccionar los componentes pasivos óptimos, las características de transmisión del dispositivo se pueden mejorar y mejorar. Un diseño bien diseñado que pueda transmitir señales de RF y corriente CC para alimentar la etapa del amplificador en una sola línea de transmisión sin interferencias mejora aún más el rendimiento de RF.

Un componente clave para esta transmisión sin interferencias de señales mixtas (RF y DC) es el inductor para desacoplar las alimentaciones RF y DC. Además de un inductor estándar, también es posible utilizar un inductor de ferrita multicapa. Se realizó y midió un tablero de evaluación de un amplificador de RF para comparar y evaluar las dos alternativas.

Para realizar la medición se seleccionaron dos amplificadores de bloque con ganancia similar, ADL5544 y HMC311ST89, ambos de Analog Devices. El ADL5544 es un amplificador RF/IF desequilibrado con una ganancia de 17 dB y funcionamiento en banda ancha de 30 MHz a 6 GHz. El IC tiene un circuito de control de polarización independiente integrado.

La configuración de la placa se puede ajustar para lograr el mejor rendimiento en la banda de frecuencia particular. Los condensadores de acoplamiento de CA C1 y C2 recomendados están entre los valores de 100 nF y 100 pF. Para desacoplar la señal de RF, se recomiendan tres valores de inductancia diferentes (12 nH, 100 nH y 1000 nH) para la inductancia L1, dependiendo de la banda de frecuencia. Esto es normal en la fase de diseño y le da al usuario la flexibilidad de determinar el espectro de frecuencia y modificar los componentes en consecuencia.

El HMC311ST89 es un amplificador de bloque de un solo extremo. Similar al ADL5544, proporciona hasta 16 dB de ganancia en un rango de frecuencia de CC a 6 GHz. Sin embargo, este IC no tiene un circuito de control de polarización integrado, por lo que se requiere una resistencia en serie externa. Para obtener una fuente de corriente más estable, se puede utilizar un controlador LED lineal pequeño, de baja corriente y de bajo costo. El controlador LED BCR402W de Infineon, por ejemplo, ofrece una mejor regulación de corriente con una caída de voltaje muy baja, a diferencia de una resistencia en serie.

Todos los condensadores de acoplamiento de CA C1 y C2 están especificados a 100 pF, pero en el rango de frecuencia de alrededor de 50 MHz, el valor objetivo es 0,01 μF, según la hoja de datos. Para el inductor L1, por el contrario, se recomienda una serie de valores diferentes, entre 3,3 y 270 nH, dependiendo de la frecuencia.

Dado que los dos amplificadores de RF tienen características similares, la inductancia se selecciona para cubrir un espectro de frecuencias lo más amplio posible en ambos circuitos. El inductor de bloqueo de señal de RF, también llamado inductor de RF, se utiliza para desacoplar señales de alta frecuencia proporcionando una alta impedancia al tiempo que permite el paso de la corriente CC. Por tanto, la elección del estrangulador depende del rango de frecuencia de funcionamiento del amplificador. Esto significa que los inductores con diferentes valores están diseñados para realizar su mejor desacoplamiento en un rango de frecuencia determinado. La desventaja es que si cambian las especificaciones de diseño, se debe seleccionar un nuevo inductor. Aquí es donde las ferritas multicapa entran en juego como una alternativa poco convencional a los inductores, permitiendo un uso universal a un costo menor.

Las ferritas multicapa son componentes pasivos con alta atenuación en un amplio rango de frecuencia. Su función principal es reducir el ruido de alta frecuencia en las ramas de la señal actuando como una impedancia (resistencia) en el rango de alta frecuencia, permitiendo el paso de las señales de CC y "filtrando" las señales de CA. Dado que generalmente se especifican con valores de impedancia, primero se debe calcular la inductancia para asignarla a la aplicación recomendada. Esta inductancia se puede estimar tomando la impedancia a una frecuencia específica y dividiéndola por 2π veces esa frecuencia.

Para los inductores de núcleo de aire, factores como la saturación debida a la polarización de CC no tienen ningún efecto sobre el mantenimiento de la inductancia. Por el contrario, la polarización de CC tiene un gran efecto en las ferritas multicapa y la corriente que fluye a través del componente cambia la inductancia, lo que hace que la curva de impedancia cambie en el rango de frecuencia más bajo (< 100 MHz) y la frecuencia de autorresonancia cambie a frecuencias más altas. al mismo tiempo. Por lo tanto, se debe considerar una cifra aproximada de la impedancia en función de la corriente de operación para aproximar la inductancia correcta en la aplicación.

Tomando la placa de evaluación del amplificador de RF, se han investigado varios inductores estándar y ferritas multicapa para su uso como choques. El WE-KI y el WE-KI HC son inductores cerámicos bobinados ideales para aplicaciones de RF. Los valores recomendados por el fabricante de 56 nH y 100 nH constituyen la base para la comparación con las ferritas multicapa alternativas WE-CBF, WE-CBF HF y WE-TMSB.

La investigación muestra que con la ferrita multicapa se podría conseguir un espectro de frecuencia más amplio y una mayor estabilidad gracias a menores reflexiones, es decir, una mejor adaptación. Más específicamente, la ferrita WE-CBF HF tenía una impedancia alta y estable y, por lo tanto, un alto desacoplamiento con resonancias máximas bajas, mientras que el estrangulador estándar WE-KI tenía un ancho de banda menor y resonancias visibles en todas partes. Comparando los dos amplificadores de RF, el HMC311ST89 con polarización externa fue mejor que el ADL5544 con polarización integrada. Se ha logrado el objetivo de lograr una aplicación más amplia del espectro de frecuencias utilizable.

El servicio de obleas multiproyecto Europractice ha añadido circuitos integrados flexibles a su oferta. Coordinado por el co-runner de Europractice Imec, empresas y académicos…

El diseño de dispositivos portátiles para consumidores o aplicaciones médicas conlleva desafíos relacionados con el factor de forma pequeño, la duración de la batería...

La Universidad Tecnológica de Eindhoven (TUE) y NXP han anunciado una colaboración para desarrollar conjuntamente tecnología de 300 GHz. En la carta…

Por primera vez, el gobierno chino niega específicamente a una empresa de chips estadounidense el acceso a (algunos de) sus mercados.