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技术专题
高频和杂散電(diàn)容下的放大器稳定性
放大器是使现代生活成為(wèi)可(kě)能(néng)的关键组件之一。从无線(xiàn)通信到電(diàn)力電(diàn)子，放大器需要稳定且可(kě)预测地运行，以使这些产品正常工作。稳定性分(fēn)析是我在物(wù)理(lǐ)學(xué)和工程學(xué)中最喜欢的主题之一，它总是倾向于出现在您最不希望看到的地方。这些地方之一是在放大器中。
具有(yǒu)反馈和增益的任何与时间相关的物(wù)理(lǐ)系统都具有(yǒu)系统将达到稳定行為(wèi)的条件。放大器的稳定性将这些概念扩展到了放大器，由于意外的反馈，系统输出可(kě)能(néng)会增長(cháng)到不希望的饱和状态。如果使用(yòng)正确的设计和仿真工具，则可(kě)以在创建布局之前轻松解决電(diàn)路模型中的潜在不稳定性。
杂散電(diàn)容如何影响射频放大器的稳定性
放大器電(diàn)路中以及放大器IC的输入和输出端口之间的不稳定源是寄生電(diàn)容。该寄生電(diàn)容存在于连接到放大器的走線(xiàn)之间。寄生電(diàn)容对于将長(cháng)走線(xiàn)（即传输線(xiàn)）的阻抗设置為(wèi)特定值至关重要。但是，寄生電(diàn)容也為(wèi)输出端口和输入端口之间的反馈提供了意外路径。
由于此反馈路径是電(diàn)容性的，因此当输入/输出信号频率较高时，其阻抗较低。如今，这通常是在芯片级别解决的，但是随着越来越多(duō)的RF放大器以越来越高的频率运行，PCB走線(xiàn)和焊盘的贡献将变得越来越重要。仅有(yǒu)几pF的寄生電(diàn)容足以驱动放大器在工作期
间不稳定。
具有(yǒu)放大器寄生電(diàn)容的電(diàn)路模型。红脚显示的是電(diàn)流可(kě)以作為(wèi)负反馈传播回同相输入的位置
在板级，输入端的杂散電(diàn)容具有(yǒu)带宽限制作用(yòng)，其中带宽减少了一个因子（1 +增益）。解决方案是在放大器端口上设计走線(xiàn)和焊盘，以使寄生電(diàn)容最小(xiǎo)，或者在反馈环路中添加一些补偿電(diàn)容。在高GHz频段（例如，毫米波频率）下，组件之间的间隔大于临界長(cháng)度，因此您必须使用(yòng)阻抗控制的布線(xiàn)。将某些组件集成到SoC中有(yǒu)助于消除此问题，但是许多(duō)用(yòng)于即将推出的设备的RF放大器仍封装為(wèi)单独的组件。一个典型的例子是用(yòng)于毫米波应用(yòng)的新(xīn)型功率放大器。
评估放大器稳定性的典型方法是使用(yòng)制造商(shāng)的评估板，并直接测量任何瞬态行為(wèi)。另一个选择是确定连接到放大器的输入和输出走線(xiàn)上的寄生電(diàn)容，并将其包括在仿真中。这些仿真还允许您在放大器的反馈环路上使用(yòng)补偿電(diàn)容器进行实验，以抵消寄生電(diàn)容。