怎么实现功放的偏置负电压设计？

为什么需要负电压？
怎么实现功放的偏置负电压设计？

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徐丹

2021-9-30 15:58:58

由于功放常常使用砷化镓或者氮化镓的场效应管，因此很多时候会使用负的偏置电压，为此设计者需要设计电源管理电路为其提供负压。电源管理芯片很多，使用方法数据手册里也都有很明确的说明，本文在这方面不详述，只总结一些注意事项，供大家参考。

为什么需要负电压

这和晶体管的类型有关，耗尽型晶体管的栅极阈值电压是负的，因此经常会需要负电压作为栅极电压。
负压的范围

通常我们使用电源管理芯片产生各种数值的电压，需要注意的是，选择电压管理芯片的时候，需要注意其电压的输出范围，对于功放的栅极负电压的应用而言，尤其要注意其是否可以输出这样大小的负压，举例：某功放需要-0.5V的栅极电压，而选择芯片的时候没有关注这一信息，仍旧是按照手册上的计算公式，改变反馈回路中的电阻设置电压数值，结果该电源管理芯片只能输出到-1.25V的电压，绝对值小于1.25V的负压该电源管理芯片是不能输出的，这样就会导致设计失误。
分压的潜在问题

在遇到上面瘦的问题的时候，一个解决办法就是使用该电源管理芯片，然后使用两个电阻分压产生负电压，但是这里需要注意，如图1所示，空载的时候，输出电压是正确的，但是如果负载的阻抗很小，很容就把分压数值改变了，造成设计失误。

图1：分压的潜在问题非接地过孔的电气隔离

由于功放的功率都很大，通常会使用散热片，而且通常是没有涂层的金属散热片，这时要注意，非接地过孔尽量不要使用，因为散热片通常和地是连在一起的，防止短路。尽量避免，如果不能避免也应至少使用过孔盖油或采取其他保护措施，如果经费充足也可考虑使用盲孔埋孔的PCB工艺。
如图2所示，很多芯片的底部都有一个大焊盘（图2中的焊盘13），通常这些焊盘是接地的，但也有个别芯片不是接地的，这种情况就要注意了，不要让其和散热片短路。

图2：非接地过孔的电气隔离作者：潇洒的电磁波（专业：射频芯片设计、雷达系统、嵌入式。欢迎大家项目合作交流。）
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