低噪放作为接收机的重要组成部分,其可靠性直接关系到接收机的整体性能。电台发射时,发射功率会泄漏到接收机,当泄露功率大于低噪放允许输入的最大功率时,可能会导致低噪放损坏,影响接收机性能。
一般常见的低噪放设计保护方法是:在低噪放输入端加限幅器,限制输入功率防止低噪放输入端被击穿。限幅器的限幅曲线如下图所示
限幅器限幅曲线
但是我们分析LNA损坏时,经常会发现LNA栅极没有损坏,反而是漏级被击穿,如果是因为输入功率大导致LNA被击穿应该是栅极损坏,那为什么经常是漏级损坏了呢?今天我们来具体分析一下LNA损坏的原因。
下图是LNA的工作曲线图,从图中可以看出我们需要的是LNA处于放大区。首先我们都应该知道,不管是由于输入功率大也好,短路也好,LNA损坏的根本原因耗散功率过大,导致温度攀升,超过管子最大承受的温度极限,从而导致管子击穿。
当输入功率变大时,实际的工作曲线变化如下图所示,当输入功率过大,LNA工作状态由A类转变为C类,静态电流变大,耗散功率增加,温度上升。
下图是一个LNA的极限工作条件,从图中可以看出,LNA限制了最大耗散功率与最大输入功率。
当耗散功率增加到LNA的极限耗散功率时,就会导致LNA漏级损坏(功率的消耗在漏级,栅极几乎没有电流)。
从上述分析,我们可以知道,如果一个接收机对可靠性要求很高,一方面我们可以通过增加限幅器保护LNA,另一方面可以通过限制LNA的最大输入电流保证LNA的最大耗散功率不超过允许极限来保护LNA。
下面我们来测试一下增加限流对LNA的实际保护效果。下图是限流的原理图。
通过电路对LNA的电流限制在110mA,上图中LNA的最大电流是130mA。
下表是没有接限流源只接入限幅器的测试数据。
输入功率 | 输出功率 | 电流 | 状态 |
20dBm | 21dBm | 71mA | 正常 |
25dBm | 18.4dBm | 43mA | 正常 |
30dBm | 21dBm | 104mA | 正常 |
35dBm | -10dBm | 416mA | LNA损坏 |
下表是接入限流源的测试数据
输入功率 | 输出功率 | 电流 | 状态 |
20dBm | 20.4dBm | 67mA | 正常 |
25dBm | 18dBm | 62mA | 正常 |
30dBm | 19.5dBm | 78mA | 正常 |
35dBm | 19.2dBm | 74mA | 正常 |
可以看到限流源的存在对LNA起到了保护作用。
电路的防反接原理也是基于此原理。今天的分享就到这里了。