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技術專題
高頻和雜散電容下的放大器穩定性
放大器是使現代生活成為可能的關鍵組件之一。從無線通信到電力電子，放大器需要穩定且可預測地運行，以使這些產品正常工作。穩定性分析是我在物理學和工程學中最喜歡的主題之一，它總是傾向于出現在您最不希望看到的地方。這些地方之一是在放大器中。
具有反饋和增益的任何與時間相關的物理系統都具有系統將達到穩定行為的條件。放大器的穩定性將這些概念擴展到了放大器，由于意外的反饋，系統輸出可能會增長到不希望的飽和狀態。如果使用正確的設計和仿真工具，則可以在創建布局之前輕松解決電路模型中的潛在不穩定性。
雜散電容如何影響射頻放大器的穩定性
放大器電路中以及放大器IC的輸入和輸出端口之間的不穩定源是寄生電容。該寄生電容存在于連接到放大器的走線之間。寄生電容對于將長走線（即傳輸線）的阻抗設置為特定值至關重要。但是，寄生電容也為輸出端口和輸入端口之間的反饋提供了意外路徑。
由于此反饋路徑是電容性的，因此當輸入/輸出信號頻率較高時，其阻抗較低。如今，這通常是在芯片級別解決的，但是隨著越來越多的RF放大器以越來越高的頻率運行，PCB走線和焊盤的貢獻將變得越來越重要。僅有幾pF的寄生電容足以驅動放大器在工作期
間不穩定。
具有放大器寄生電容的電路模型。紅腳顯示的是電流可以作為負反饋傳播回同相輸入的位置
在板級，輸入端的雜散電容具有帶寬限制作用，其中帶寬減少了一個因子（1 +增益）。解決方案是在放大器端口上設計走線和焊盤，以使寄生電容最小，或者在反饋環路中添加一些補償電容。在高GHz頻段（例如，毫米波頻率）下，組件之間的間隔大于臨界長度，因此您必須使用阻抗控制的布線。將某些組件集成到SoC中有助于消除此問題，但是許多用于即將推出的設備的RF放大器仍封裝為單獨的組件。一個典型的例子是用于毫米波應用的新型功率放大器。
評估放大器穩定性的典型方法是使用制造商的評估板，并直接測量任何瞬態行為。另一個選擇是確定連接到放大器的輸入和輸出走線上的寄生電容，并將其包括在仿真中。這些仿真還允許您在放大器的反饋環路上使用補償電容器進行實驗，以抵消寄生電容。