Фирма «Peregrine Semiconductor» уже известна нашим читателям. Она специализируется на развитии технологии КНС – Кремний На Сапфире, ( UltraCMOS ) которая обладает повышенной радиационной стойкостью и используется как для гражданских, так и для высоконадежных (Space, Hi-Rel) применений. Достоинствами технологии являются: низкая потребляемая мощность, невысокая стоимость, высокая линейность, расширенный температурный диапазон и масштабируемость. По этим параметрам они вытесняют с рынка некоторые традиционные GaAs переключатели таких фирм как: Skyworks, MACOM, RFMD(Qorvo), Hittite(ADI). Скорость переключения и рабочие мощности в основном ниже, чем у других производителей.
В данной статье сделан обзор широкополосных переключателей фирмы «Peregrine Semiconductor» и проведен их сравнительный анализ.
Из продукции фирмы «Peregrine Semiconductor» СВЧ переключатели имеют наиболее широкую номенклатуру – более 50-ти изделий, которая продолжает расширяться – в сторону повышения рабочих частот, линейности, рабочих температур и т.д..
Обзор широкополосных переключателей
Основные параметры широкополосных переключателей с верхней рабочей частотой от 8-ми до 60-ти ГГц фирмы «Peregrine Semiconductor» приведены в Таблице 1 ниже. Ввиду их высокой линейности, компания ввела новый критерий оценки: P0.1dB, вместо привычного всем P1dB. Этот критерий стали использовать и другие компании, в частности MACOM.
Таблица 1 Широкополосные переключатели фирмы «Peregrine Semiconductor»
Новинки компании – это широкополосные переключатели PE42525 ( -40…+105°С ), PE426525 ( -55…+125°С ) с полосой 9 кГц – 60 ГГц и рекордным временем переключения в линейке: 8 нс. Их основные характеристики приведены на Рис. 1 ниже. В данный момент доступны образцы (кристаллы), серийное производство планируется на начало 2017 года. Для управления этими переключателями необходимо два противофазных сигнала с уровнями -3 В / +3 В и током всего лишь 450 нА. Они выпускаются в корпусе Flip-Chip и совместимы по выводам с переключателем PE42524 с полосой 10 МГц – 40 ГГц.
Рис.1. Потери, отражение и изоляция переключателей PE42525/PE426525 в зависимости от частоты.
Заметим, что переключатели PE95420, PE95421 – это радстойкие компоненты, которые доступны через компанию E2V, которая осуществляет тестирование и экспортный контроль. На данный момент лицензии оформляются лишь для международных проектов. PE42020 – это «True DC» чип, или «Настоящий переключатель Постоянного Напряжения», который способен переключать как постоянное напряжение, так и СВЧ сигналы до 8-ми ГГц.
Сравнительный анализ SPDT переключателей до 25/40/60 ГГц
Проведем сравнительный анализ переключателей. К сожалению, прямое сравнение изделий от различных производителей возможно редко, поэтому заявленные выше цифры условны. Это связано с тем, что как правило, конкретный переключатель разрабатывается под требования крупного заказчика. СВЧ измерения за пределами этих требований обычно не проводятся. В результате переключатель может быть работоспособен далеко за пределами заявленной полосы частот, но его использование там не гарантируется производителем. Этим же фактором объясняется большой разброс по отдельно взятым параметрам, казалось бы одного класса переключателей.
Сравнительный анализ переключателей «до 25 ГГц» проведем, взяв за основу PE42522 компании «Peregrine Semiconductor». Основные их параметры приведены в Таблице 2 ниже. Очевидно, что по совокупности параметров PE42522 сложно назвать «лучшим в своем классе». Тем не менее некоторые конкурентные преимущества у него есть. Так, IP3 по входу 59дБм имеет только переключатель MACOM, потребляемая мощность которого выше >1000 раз. Неплохо выглядят также потери и изоляция на низких частотах. PE42522 имеет одиночный вход управления, совместимый с 3.3 В логикой, что удобно для пользователя. При подаче отрицательного напряжения микросхема может быть использована в режиме шунтирования (bypass).
Таблица 2. Сравнение PE42522 с ведущими мировыми производителями:
Продолжим сравнение для класса «до 40 ГГц» на базе PE42524. Основные параметры переключателей приведены в Таблице 3 ниже. Здесь уже компания «Peregrine Semiconductor» ставит маленькие рекорды. PE42524 впереди всех (в таблице) как по потреблению в 15 нВт, так и по допустимой мощности в 32 дБм! И — она уже далеко не самая медленная. :) Рекордное потребление достигнуто за счет отказа от питания микросхемы как таковой, что однако, привело к двух-полярному противофазному управлению -3.3 / +3.3 В. Если говорить об изоляции во всем диапазоне частот и IP3 по входу — то лучше PE42524 только ADRF5021, и опять за счет многократно большей потребляемой мощности.
Таблица 3. Сравнение PE42524 с ведущими мировыми производителями:
Завершает наш небольшой сравнительный анализ класс «до 60 ГГц» на базе PE426525. Здесь мы уже можем говорить о «лучшем переключателе в классе» по совокупности параметров. К ним относятся: низкое потребление в 2.7 мкВт, изоляция, максимальная мощность, IP3 по входу. По скорости переключения PE426525 уступает только AMMC-2008. Ее потери на некоторых частотах лучше, чем у аналогов фирм Hittite (ADI) и Avago. Отметим также расширенный диапазон рабочих температур (-55...+125 град. С) — самый широкий во всей линейке переключателей компании «Peregrine Semiconductor».
Таблица 4. Сравнение PE426525 с ведущими мировыми производителями:
Пожелаем же фирме «Peregrine Semiconductor» успехов в ее новых разработках. Кто знает, может в 2018 году мы увидим переключатели UltraCMOS до 80 ГГц?
С сайта компании ЭФО можно также скачать следующие статьи:
→ «UltraCMOS от Peregrine Semiconductor — новая технология создания смесителей на Si»
→ «Фирма «Peregrine Semiconductor»: Микросхемы для управления фазой и не только!»
→ «Двухполюсный переключатель PE42020 — новинка от фирмы Peregrine Semiconductor»