MAX2679/MAX2679B：GPS/GNSS 超低電流低噪聲放大器的卓越之選

引言

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，GPS 和 GNSS 技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從智能穿戴設(shè)備到車輛追蹤系統(tǒng)，這些定位技術(shù)為我們的生活和工作帶來(lái)了極大的便利。而在這些應(yīng)用中，低噪聲放大器（LNA）作為前端關(guān)鍵組件，其性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的定位精度和靈敏度。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下 Maxim Integrated 推出的 MAX2679/MAX2679B 超低電流低噪聲放大器。

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產(chǎn)品概述

MAX2679 和 MAX2679B 是專門為 GPS L1、Galileo 和 GLONASS 應(yīng)用設(shè)計(jì)的低噪聲放大器。它們?cè)趯?shí)現(xiàn)高增益和低噪聲系數(shù)的同時(shí)，還能最大程度地提高輸入?yún)⒖?1dB 壓縮點(diǎn)和三階截點(diǎn)。這兩款產(chǎn)品具有不同的性能特點(diǎn)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

性能優(yōu)勢(shì)

1. 高功率增益：MAX2679 達(dá)到 19dB，MAX2679B 為 16.5dB，能夠有效放大微弱的 GPS/GNSS 信號(hào)。 在 GPS/GNSS 系統(tǒng)中，信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)受到各種干擾和衰減，到達(dá)接收機(jī)時(shí)已經(jīng)非常微弱。高功率增益可以增強(qiáng)這些微弱信號(hào)，使其能夠被后續(xù)電路有效處理。這有助于提高系統(tǒng)的靈敏度，從而更準(zhǔn)確地捕捉和解析 GPS/GNSS 信號(hào)，為定位和導(dǎo)航提供更可靠的數(shù)據(jù)。

2. 低噪聲系數(shù)：MAX2679 低至 0.95dB，MAX2679B 為 1.03dB，能夠有效降低噪聲干擾，提高信號(hào)質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中，大家有沒(méi)有思考過(guò)噪聲系數(shù)對(duì)信號(hào)質(zhì)量的具體影響程度呢？ 低噪聲系數(shù)意味著放大器在放大信號(hào)的過(guò)程中引入的額外噪聲較少。在 GPS/GNSS 系統(tǒng)中，信號(hào)本身就很微弱，如果放大器的噪聲系數(shù)過(guò)高，額外的噪聲會(huì)掩蓋信號(hào)中的有用信息，導(dǎo)致信號(hào)失真，影響定位的精度和可靠性。而低噪聲系數(shù)的 MAX2679/MAX2679B 可以最大程度地減少這種干擾，使信號(hào)能夠更清晰地被處理，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。

3. 集成 50Ω 輸出匹配電路：無(wú)需外部匹配組件，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，降低了成本。這對(duì)于追求簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)和低成本的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，是不是非常有吸引力呢？

4. 低電源電流：MAX2679 僅為 1mA，MAX2679B 為 650μA，大大降低了功耗，延長(zhǎng)了電池續(xù)航時(shí)間。在如今對(duì)功耗要求越來(lái)越高的便攜式設(shè)備中，低功耗特性顯得尤為重要。

5. 寬電源電壓范圍：1.08V 至 1.98V，增加了電源設(shè)計(jì)的靈活性。工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)電源時(shí)，可以有更多的選擇，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

6. 低物料清單：只需要一個(gè)電感、兩個(gè)電容和一個(gè)電阻，減少了電路板空間和成本。

7. 超小封裝：采用 0.4mm 間距、0.83mm x 0.83mm 的 4 凸點(diǎn)晶圓級(jí)封裝（WLP），適合空間敏感的應(yīng)用。

應(yīng)用領(lǐng)域

MAX2679/MAX2679B 適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括但不限于：

1. 可穿戴設(shè)備：如智能手表、健身追蹤器等，其低功耗和小封裝特性能夠滿足可穿戴設(shè)備對(duì)尺寸和續(xù)航的嚴(yán)格要求。
2. 遠(yuǎn)程信息處理（資產(chǎn)跟蹤和管理）：確保在各種環(huán)境下都能準(zhǔn)確接收 GPS/GNSS 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)的實(shí)時(shí)跟蹤和管理。
3. 帶 GPS 的手機(jī)：提高手機(jī)的定位精度和靈敏度，為用戶提供更準(zhǔn)確的導(dǎo)航和位置服務(wù)。
4. 筆記本電腦/超移動(dòng) PC：在移動(dòng)辦公場(chǎng)景中，為設(shè)備提供精準(zhǔn)的定位功能。
5. 娛樂(lè)導(dǎo)航設(shè)備：如車載導(dǎo)航儀、手持導(dǎo)航設(shè)備等，提供清晰、準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息。
6. 數(shù)碼相機(jī)：實(shí)現(xiàn)地理標(biāo)記功能，方便用戶記錄照片拍攝的位置。
7. GPS 前端模塊：作為前端關(guān)鍵組件，提升整個(gè)模塊的性能。

電氣特性

直流電氣特性

交流電氣特性

典型工作特性

文檔中給出了多個(gè)典型工作特性曲線，如輸入回波損耗與頻率、反向隔離與頻率、增益與頻率、輸出回波損耗與頻率、輸入回波損耗與 V_CC、反向隔離與 V_CC、增益與 V_CC、噪聲系數(shù)與頻率、輸出回波損耗與 V_CC、噪聲系數(shù)與 V_CC、帶外三階截點(diǎn)與 V_CC、ICC 與 1713MHz 阻塞功率、阻塞功率與 1575MHz 頻率下的 1dB 增益壓縮、輸出功率開(kāi)啟與時(shí)間等關(guān)系曲線。這些曲線直觀地展示了 MAX2679/MAX2679B 在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，對(duì)于工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化具有重要的參考價(jià)值。大家在使用這些曲線時(shí)，有沒(méi)有遇到過(guò)一些難以理解的地方呢？

引腳配置與功能

引腳配置

功能說(shuō)明

• 電源引腳：V_CC 引腳需要適當(dāng)?shù)呐月冯娙輥?lái)穩(wěn)定電源，以減少電源噪聲對(duì)芯片性能的影響。
• RF 輸入輸出引腳：RFIN 引腳需要外部匹配電路來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的輸入匹配，以提高信號(hào)傳輸效率；RFOUT 引腳內(nèi)部已經(jīng)匹配到 50Ω，無(wú)需外部匹配組件。
• 關(guān)斷控制引腳：RFOUT/SHDNB 引腳不僅是 RF 輸出引腳，還可以用于控制芯片的關(guān)斷模式，方便在不需要工作時(shí)降低功耗。

詳細(xì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

輸入和輸出匹配

MAX2679/MAX2679B 需要片外輸入匹配，僅需一個(gè)與隔直電容串聯(lián)的電感即可構(gòu)成輸入匹配電路。文檔中給出的典型應(yīng)用電路展示了推薦的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，這些參數(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳的增益、噪聲系數(shù)和回波損耗性能。而輸出端集成了片上 50Ω 匹配電路，無(wú)需外部匹配組件，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。

低功耗關(guān)斷模式

芯片具備關(guān)斷功能，可以關(guān)閉整個(gè)芯片。通過(guò)懸空 RFOUT 凸塊或通過(guò)外部 25kΩ 電阻施加 V 可啟用工作模式；通過(guò)外部 25kΩ 電阻向 RFOUT/SHDNB 凸塊施加信號(hào)可進(jìn)入低功耗關(guān)斷模式。這一功能對(duì)于需要降低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景非常有用，工程師們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)具體需求靈活控制芯片的工作狀態(tài)。

PCB 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

阻抗控制

在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，所有高頻輸入和輸出都應(yīng)使用受控阻抗線，以確保信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。這是因?yàn)樵诟哳l電路中，阻抗不匹配會(huì)導(dǎo)致信號(hào)反射和損耗，影響電路性能。

去耦電容

使用靠近器件的去耦電容對(duì) V_CC 進(jìn)行旁路，對(duì)于長(zhǎng)線可能需要添加額外的去耦電容，并將這些額外電容放置在離器件封裝稍遠(yuǎn)的位置。去耦電容可以有效濾除電源中的高頻噪聲，保證芯片的穩(wěn)定工作。

接地處理

GND 凸塊的正確接地至關(guān)重要。如果 PCB 使用頂層 RF 接地，應(yīng)直接將其連接到 GND 凸塊；對(duì)于接地不在元件層的電路板，應(yīng)使用多個(gè)過(guò)孔將 GND 凸塊靠近封裝連接到電路板。良好的接地可以減少電磁干擾，提高電路的抗干擾能力。

此外，還可以參考 MAX2679 EV 套件的原理圖、Gerber 數(shù)據(jù)、PADS 布局文件和 BOM 信息，以獲取最佳設(shè)計(jì)實(shí)踐。

L5 GPS/GNSS 頻段應(yīng)用

MAX2679 通過(guò)在輸出端添加額外組件，可以調(diào)諧到 L5 GPS/GNSS 頻段。文檔中給出了應(yīng)用電路圖和組件放置圖，并展示了實(shí)測(cè)性能數(shù)據(jù)，如噪聲系數(shù)為 1.18dB、增益為 19.2dB、輸入回波損耗為 7.1dB、輸出回波損耗為 27.1dB。這為需要在 L5 頻段工作的應(yīng)用提供了可行的解決方案。

訂購(gòu)信息

其中，“+” 表示無(wú)鉛/符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的封裝，“T” 表示卷帶封裝。

總結(jié)

MAX2679/MAX2679B 作為兩款優(yōu)秀的 GPS/GNSS 超低電流低噪聲放大器，具有高增益、低噪聲、低功耗、小封裝等眾多優(yōu)點(diǎn)，適用于多種對(duì)尺寸和性能要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師們需要關(guān)注輸入輸出匹配、低功耗關(guān)斷模式、PCB 設(shè)計(jì)等關(guān)鍵要點(diǎn)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，對(duì)于 L5 頻段的應(yīng)用，也可以通過(guò)添加額外組件實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。希望本文能為電子工程師們?cè)谑褂?MAX2679/MAX2679B 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些有價(jià)值的參考。大家在實(shí)際應(yīng)用中，如果有任何問(wèn)題或經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。