MAX2679/MAX2679B：GPS/GNSS 超低电流低噪声放大器的卓越之选

引言

在当今的电子设备中，GPS 和 GNSS 技术的应用越来越广泛，从智能穿戴设备到车辆追踪系统，这些定位技术为我们的生活和工作带来了极大的便利。而在这些应用中，低噪声放大器（LNA）作为前端关键组件，其性能直接影响着整个系统的定位精度和灵敏度。今天，我们就来详细探讨一下 Maxim Integrated 推出的 MAX2679/MAX2679B 超低电流低噪声放大器。

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产品概述

MAX2679 和 MAX2679B 是专门为 GPS L1、Galileo 和 GLONASS 应用设计的低噪声放大器。它们在实现高增益和低噪声系数的同时，还能最大程度地提高输入参考 1dB 压缩点和三阶截点。这两款产品具有不同的性能特点，以满足不同应用场景的需求。

性能优势

1. 高功率增益：MAX2679 达到 19dB，MAX2679B 为 16.5dB，能够有效放大微弱的 GPS/GNSS 信号。 在 GPS/GNSS 系统中，信号在传输过程中会受到各种干扰和衰减，到达接收机时已经非常微弱。高功率增益可以增强这些微弱信号，使其能够被后续电路有效处理。这有助于提高系统的灵敏度，从而更准确地捕捉和解析 GPS/GNSS 信号，为定位和导航提供更可靠的数据。

2. 低噪声系数：MAX2679 低至 0.95dB，MAX2679B 为 1.03dB，能够有效降低噪声干扰，提高信号质量。在实际应用中，大家有没有思考过噪声系数对信号质量的具体影响程度呢？ 低噪声系数意味着放大器在放大信号的过程中引入的额外噪声较少。在 GPS/GNSS 系统中，信号本身就很微弱，如果放大器的噪声系数过高，额外的噪声会掩盖信号中的有用信息，导致信号失真，影响定位的精度和可靠性。而低噪声系数的 MAX2679/MAX2679B 可以最大程度地减少这种干扰，使信号能够更清晰地被处理，从而提高整个系统的性能。

3. 集成 50Ω 输出匹配电路：无需外部匹配组件，简化了设计，降低了成本。这对于追求简洁设计和低成本的项目来说，是不是非常有吸引力呢？

4. 低电源电流：MAX2679 仅为 1mA，MAX2679B 为 650μA，大大降低了功耗，延长了电池续航时间。在如今对功耗要求越来越高的便携式设备中，低功耗特性显得尤为重要。

5. 宽电源电压范围：1.08V 至 1.98V，增加了电源设计的灵活性。工程师们在设计电源时，可以有更多的选择，以适应不同的应用场景。

6. 低物料清单：只需要一个电感、两个电容和一个电阻，减少了电路板空间和成本。

7. 超小封装：采用 0.4mm 间距、0.83mm x 0.83mm 的 4 凸点晶圆级封装（WLP），适合空间敏感的应用。

应用领域

MAX2679/MAX2679B 适用于多种应用场景，包括但不限于：

1. 可穿戴设备：如智能手表、健身追踪器等，其低功耗和小封装特性能够满足可穿戴设备对尺寸和续航的严格要求。
2. 远程信息处理（资产跟踪和管理）：确保在各种环境下都能准确接收 GPS/GNSS 信号，实现对资产的实时跟踪和管理。
3. 带 GPS 的手机：提高手机的定位精度和灵敏度，为用户提供更准确的导航和位置服务。
4. 笔记本电脑/超移动 PC：在移动办公场景中，为设备提供精准的定位功能。
5. 娱乐导航设备：如车载导航仪、手持导航设备等，提供清晰、准确的导航信息。
6. 数码相机：实现地理标记功能，方便用户记录照片拍摄的位置。
7. GPS 前端模块：作为前端关键组件，提升整个模块的性能。

电气特性

直流电气特性

参数	符号	条件	MIN	TYP	MAX	单位
电源电压	VCC		1.08	1.8	1.98	V
电源电流	IVCC	正常工作	MAX2679		1000		μA
			MAX2679B		650
关断电流	ISHDN	关断模式，VRFOUT/SHDNB = 0V		0	6	μA
数字输入逻辑高	VIH		0.7 x VCC			V
数字输入逻辑低	VIL				0.3 x VCC	V
数字输入电流逻辑高	IIH	在 VIH 时		0		μA
数字输入电流逻辑低	IIL	在 VIL 时		0		μA

交流电气特性

参数	符号	条件	MIN	TYP	MAX	单位
RF 频率	fRF			1575.42		MHz
功率增益		MAX2679		19		dB
		MAX2679B		16.5		dB
噪声系数		0402 匹配电感	MAX2679		0.95		dB
			MAX2679B		1.03		dB
带外三阶输入截点	OIP3	fRF1 = 1713MHz; pRF1 = -27dBm; fRF2 = 1851MHz; pRF2 = -39dBm	MAX2679		-17		dBm
			MAX2679B		-19		dBm
输入 1dB 压缩点	p1dB	fRF = 1575.42MHz	MAX2679		-25		dBm
			MAX2679B		-26		dBm
输入回波损耗	p1dB	fRF = 1575.42MHz	MAX2679		9		dB
			MAX2679B		7		dB
输出回波损耗				12		dB
反向隔离				26		dB

典型工作特性

文档中给出了多个典型工作特性曲线，如输入回波损耗与频率、反向隔离与频率、增益与频率、输出回波损耗与频率、输入回波损耗与 V_CC、反向隔离与 V_CC、增益与 V_CC、噪声系数与频率、输出回波损耗与 V_CC、噪声系数与 V_CC、带外三阶截点与 V_CC、ICC 与 1713MHz 阻塞功率、阻塞功率与 1575MHz 频率下的 1dB 增益压缩、输出功率开启与时间等关系曲线。这些曲线直观地展示了 MAX2679/MAX2679B 在不同工作条件下的性能表现，对于工程师在实际设计中进行参数调整和优化具有重要的参考价值。大家在使用这些曲线时，有没有遇到过一些难以理解的地方呢？

引脚配置与功能

引脚配置

引脚	名称	功能
A1	VCC	电源电压。使用 1000pF 电容尽可能靠近 IC 接地旁路。
A2	RFOUT/SHDNB	RF 输出。RFOUT 内部匹配到 50Ω。通过 25kΩ 电阻施加逻辑高电平使能 IC；通过 25kΩ 电阻施加逻辑低电平禁用 IC。
B1	RFIN	RF 输入。需要一个隔直电容和外部匹配组件。
B2	GND	接地。连接到 PCB 接地平面。

功能说明

• 电源引脚：V_CC 引脚需要适当的旁路电容来稳定电源，以减少电源噪声对芯片性能的影响。
• RF 输入输出引脚：RFIN 引脚需要外部匹配电路来实现良好的输入匹配，以提高信号传输效率；RFOUT 引脚内部已经匹配到 50Ω，无需外部匹配组件。
• 关断控制引脚：RFOUT/SHDNB 引脚不仅是 RF 输出引脚，还可以用于控制芯片的关断模式，方便在不需要工作时降低功耗。

详细设计要点

输入和输出匹配

MAX2679/MAX2679B 需要片外输入匹配，仅需一个与隔直电容串联的电感即可构成输入匹配电路。文档中给出的典型应用电路展示了推荐的输入匹配网络，这些参数经过优化，可同时实现最佳的增益、噪声系数和回波损耗性能。而输出端集成了片上 50Ω 匹配电路，无需外部匹配组件，进一步简化了设计。

低功耗关断模式

芯片具备关断功能，可以关闭整个芯片。通过悬空 RFOUT 凸块或通过外部 25kΩ 电阻施加 V 可启用工作模式；通过外部 25kΩ 电阻向 RFOUT/SHDNB 凸块施加信号可进入低功耗关断模式。这一功能对于需要降低功耗的应用场景非常有用，工程师们在实际应用中可以根据具体需求灵活控制芯片的工作状态。

PCB 设计要点

阻抗控制

在设计 PCB 时，所有高频输入和输出都应使用受控阻抗线，以确保信号的稳定传输。这是因为在高频电路中，阻抗不匹配会导致信号反射和损耗，影响电路性能。

去耦电容

使用靠近器件的去耦电容对 V_CC 进行旁路，对于长线可能需要添加额外的去耦电容，并将这些额外电容放置在离器件封装稍远的位置。去耦电容可以有效滤除电源中的高频噪声，保证芯片的稳定工作。

接地处理

GND 凸块的正确接地至关重要。如果 PCB 使用顶层 RF 接地，应直接将其连接到 GND 凸块；对于接地不在元件层的电路板，应使用多个过孔将 GND 凸块靠近封装连接到电路板。良好的接地可以减少电磁干扰，提高电路的抗干扰能力。

此外，还可以参考 MAX2679 EV 套件的原理图、Gerber 数据、PADS 布局文件和 BOM 信息，以获取最佳设计实践。

L5 GPS/GNSS 频段应用

MAX2679 通过在输出端添加额外组件，可以调谐到 L5 GPS/GNSS 频段。文档中给出了应用电路图和组件放置图，并展示了实测性能数据，如噪声系数为 1.18dB、增益为 19.2dB、输入回波损耗为 7.1dB、输出回波损耗为 27.1dB。这为需要在 L5 频段工作的应用提供了可行的解决方案。

订购信息

产品型号	温度范围	引脚封装	顶部标记
MAX2679ENS+	-40°C 至 +85°C	4 WLP +1	+1
MAX2679ENS+T	-40°C 至 +85°C	4 WLP +1	+1
MAX2679BENS+	-40°C 至 +85°C	4 WLP +8	+8
MAX2679BENS+T	-40°C 至 +85°C	4 WLP +8	+8

其中，“+” 表示无铅/符合 RoHS 标准的封装，“T” 表示卷带封装。

总结

MAX2679/MAX2679B 作为两款优秀的 GPS/GNSS 超低电流低噪声放大器，具有高增益、低噪声、低功耗、小封装等众多优点，适用于多种对尺寸和性能要求较高的应用场景。在设计过程中，工程师们需要关注输入输出匹配、低功耗关断模式、PCB 设计等关键要点，以充分发挥其性能优势。同时，对于 L5 频段的应用，也可以通过添加额外组件实现调谐。希望本文能为电子工程师们在使用 MAX2679/MAX2679B 进行设计时提供一些有价值的参考。大家在实际应用中，如果有任何问题或经验，欢迎在评论区分享交流。