NJG1150UA2 GNSS 用低雑音増幅器 GaAs MMIC I 概要 NJG1150UA2 は GNSS(Global Navigation Satellite Systems)での使用を主 目的としたスタンバイ機能付き低雑音増幅器です。本製品は低雑音指数及び 低歪みを特徴とします。1.5V~3.3V の広い電源電圧で動作するとともに、ス タンバイ機能による通信機器の低消費電流化に貢献します。本製品は保護素 子内蔵により高 ESD 耐圧を有します。 本製品は外部回路をわずか 2 素子で構成し、超小型・超薄型かつ鉛フリー / RoHS 指定対応 / ハロゲンフリーである EPFFP6-A2 パッケージを採用する ことで実装面積の低減に貢献します。 I 外形 NJG1150UA2 I アプリケーション GPS、Galileo、GLONASS 及び COMAPSS などを含む GNSS 用途 I 特徴 G低動作電圧 G低消費電流 1.8/ 2.8V typ. 4.2 / 4.9mA typ. @VDD=1.8/ 2.8V, VCTL=1.8V 0.1µA typ. @VDD=1.8/ 2.8V, VCTL=0V (Stand-by mode) G 高利得 16.0dB typ. @VDD=1.8/ 2.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz G 低雑音指数 0.6dB typ. @VDD=1.8/ 2.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz G 高入力 IP3 -1 / +1dBm typ. @VDD=1.8/ 2.8V, VCTL=1.8V, f=1575+1575.1MHz G 高アウトバンド入力 IP3 +5 / +6dBm typ. @VDD=1.8/ 2.8V, VCTL=1.8V, f=1712.7+1850MHz G 小型パッケージ EPFFP6-A2 (1.0mmx1.0mmx0.37mm typ.) G 鉛フリー・RoHS 指令対応・ハロゲンフリー G MSL1 I 端子配列 (Top View) GND 5 4 6 VCTL VDD RFIN RFOUT 1Pin INDEX 端子配列 1. RFIN 2. GND 3. RFOUT 4. VDD 5. GND 6. VCTL 3 1 2 GND I 真理値表 “H”=VCTL(H), “L”=VCTL(L) VCTL LNA モード H アクティブモード L スタンバイモード 注: 本資料に記載された内容は、予告なく変更することがあります。 Ver.2014-06-30 -1- NJG1150UA2 I 絶対最大定格 Ta=+25°C, Zs=Zl=50Ω 項目 記号 条件 定格 単位 電源電圧 VDD 5.0 V 切替電圧 VCTL 5.0 V 入力電力 PIN VDD=2.8V +15 dBm 消費電力 PD 4 層スルーホール付き FR4 基板実装時 (101.5 x 114.5mm), Tj=150oC 590 mW 動作温度 Topr -40~+85 °C 保存温度 Tstg -55~+150 °C I 電気的特性 1 (DC 特性) 共通条件: Ta=+25°C 項目 最小 標準 最大 単位 VDD 1.5 - 3.3 V 切替電圧(High) VCTL(H) 1.5 1.8 3.3 V 切替電圧(Low) VCTL(L) 0 0 0.3 V - 4.9 8.0 mA - 4.2 7.0 mA - 0.1 3.0 µA - 0.1 3.0 µA - 5.0 12.0 µA 電源電圧 記号 動作電流 1 IDD1 動作電流 2 IDD2 動作電流 3 IDD3 動作電流 4 IDD4 切替電流 ICTL 条件 アクティブモード, VDD=2.8V, VCTL=1.8V アクティブモード, VDD=1.8V, VCTL=1.8V スタンバイモード, VDD=2.8V, VCTL=0V スタンバイモード, VDD=1.8V, VCTL=0V VCTL=1.8V -2- NJG1150UA2 I 電気的特性 2 (RF) 共通条件: VDD=2.8V, VCTL=1.8V, fRF=1555~1610MHz, Ta=+25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 1 による 項目 記号 小信号電力利得 1 Gain1 雑音指数 1 NF1 1dB 利得圧縮時 入力電力 1 入力 3 次インター セプトポイント 1 アウトバンド 入力 3 次インター セプトポイント 1 700MHz 帯 高調波 1 条件 最小 標準 最大 単位 14.5 16.0 17.0 dB - 0.6 0.9 dB -12.0 -7.0 - dBm f1=fRF, f2=f1+/- 1MHz, Pin=-30dBm -1.0 +1.0 - dBm f1 =1712.7MHz Pin =-20dBm, f2 =1850MHz Pin =-65dBm +2.0 +6.0 - dBm - -45.0 - dBm 基板、コネクタ損失除く (0.17dB) 基板、コネクタ損失除く (0.08dB) P-1dB (IN)1 IIP3_1 IIP3_OB1 2fo1 妨害波条件: 787.76MHz at -25dBm 高調波測定周波数: at 1575.52MHz RF IN VSWR1 VSWRi1 - 1.9 2.4 - RF OUT VSWR1 VSWRo1 - 1.8 2.3 - I 電気的特性 3 (RF) 共通条件: VDD=1.8V, VCTL=1.8V, fRF=1555~1610MHz, Ta=+25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 2 による 項目 小信号電力利得 2 雑音指数 2 1dB 利得圧縮時 入力電力 2 入力 3 次インター セプトポイント 2 アウトバンド 入力 3 次インター セプトポイント 2 700MHz 帯 高調波 2 記号 Gain2 NF2 条件 最小 標準 最大 単位 14.0 16.0 17.0 dB - 0.6 0.95 dB -14.0 -9.0 - dBm f1=fRF, f2=f1+/- 1MHz, Pin=-30dBm -6.0 -1.0 - dBm f1 =1712.7MHz Pin =-20dBm, f2 =1850MHz Pin =-65dBm -1.0 +5.0 - dBm - -45.0 - dBm 基板、コネクタ損失除く (0.17dB) 基板、コネクタ損失除く (0.08dB) P-1dB (IN)2 IIP3_2 IIP3_OB2 2fo2 妨害波条件: 787.76MHz at -25dBm 高調波測定周波数: at 1575.52MHz RF IN VSWR2 VSWRi2 - 1.9 2.6 - RF OUT VSWR2 VSWRo2 - 1.8 2.5 - -3- NJG1150UA2 I 端子情報 番号 端子名 機能説明 1 RFIN RF 信号入力端子です。外部整合回路 L1 を介して RF 信号が入力されます。 この端子には DC ブロッキングキャパシタが内蔵されています。 2 GND 接地端子です。RF 特性を劣化させないために、IC ピン近傍で接地電位に 接続してください。 3 RFOUT RF 信号出力端子です。この端子には DC ブロッキングキャパシタを含む出力 整合回路が内蔵されています。 4 VDD LNA の電源電圧供給端子です。端子近傍にバイパスキャパシタ C1 を接続し て下さい。 5 GND 接地端子です。RF 特性を劣化させないために、IC ピン近傍で接地電位に 接続してください。 6 VCTL 切り替え電圧印加端子です。 -4- NJG1150UA2 I 特性例 共通条件: VDD=2.8V, VCTL=1.8V, Ta=25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 1 による S11, S22 S21, S12 VSWRi, VSWRo Zin, Zout S11, S22 (50M~20GHz) S21, S12 (50M~20GHz) -5- NJG1150UA2 I 特性例 共通条件: VDD=2.8V, VCTL=1.8V, Ta=25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 1 による Gain, I 20 16 Gain (dB) 0 Pout (dBm) 10 9 18 5 -5 Pout -10 -15 -20 Gain -30 -20 -10 8 7 12 6 10 5 8 4 P-1dB(IN)=-6.6dBm 6 -25 -40 IDD 14 0 4 -40 10 2 -30 -20 Pin (dBm) 20 3 (Gain: Exclude PCB, Connector Losses) P-1dB(IN)=-6.6dBm -10 0 10 Pin (dBm) OIP3, IIP3 vs. frequency Pout, IM3 vs. Pin (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, df=1MHz, Pin=-30dBm) (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f1=1575MHz, f2=1576MHz) 20 12 10 18 0 OIP3 8 14 6 12 4 2 10 Pout IIP3 8 0 6 -2 Pout , IM3 (dBm) 16 IIP3 (dBm) OIP3 (dBm) vs. Pin DD (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz) IDD (mA) Pout vs. Pin (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz) 10 -20 -40 -60 IM3 -80 IIP3=+1.3dBm 4 1500 1525 1550 1575 1600 1625 -100 -40 -4 1650 -30 NF, Gain vs. frequency (VDD=2.8V, VCTL=1.8V) -10 0 10 2.0 2.5 ICTL vs. VCTL 17 30 2.5 16 25 2.0 15 20 1.5 14 3.0 -20 Pin (dBm) frequency (MHz) (RF OFF) 13 1.0 ICTL (µ A) Gain (dB) Noise Figure (dB) Gain 15 10 NF ICTL 12 0.5 5 (NF, Gain: Exclude PCB, Connector Losses) 0.0 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 frequency (GHz) 1.70 11 1.75 0 0.0 0.5 1.0 1.5 VCTL (V) -6- NJG1150UA2 I 特性例 共通条件: VDD=2.8V, VCTL=1.8V, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 1 による NF, Gain vs. Temperature I (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz) 17 16 2.0 15 1.5 14 1.0 13 NF IDD (mA) @Active mode (Active mode) 2.5 Gain (dB) Noise Figure (dB) 3.0 IDD Gain 0.5 vs. Temperature DD (VDD=2.8V, VCTL=1.8V/0V, RF OFF) 6 12 5 2.5 4 2.0 3 1.5 2 1.0 IDD 1 0.5 IDD (µ A) @Standby mode 3.0 (Standby mode) (NF, Gain : Exclude PCB, Connector Losses) 0.0 -50 0 50 11 100 0 -50 0 Temperature (oC) 0 0.0 100 Temperature (oC) P-1dB(IN) vs. Temperature OIP3, IIP3 vs. Temperature (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz) (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f1=1575MHz, f2=1576MHz, Pin=-30dBm) 8 20 -2 OIP3 18 6 16 4 14 2 P-1dB(IN) -6 -8 IIP3 (dBm) -4 OIP3 (dBm) P-1dB(IN) (dBm) 50 -10 12 IIP3 0 -12 -14 -50 0 50 10 -50 100 0 Temperature (oC) -2 100 Temperature (oC) IIP3_OB vs. Temperature 10 50 2fo vs. Temperature (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f1=1712.7MHz, Pin1=-20dBm, f2=1850MHz, Pin2=-65dBm) -20 (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, fin=787.76MHz, Pin=-25dBm) -25 8 6 2fo(dBm) IIP3_OB (dBm) -30 IIP3_OB 4 -35 -40 2fo -45 -50 2 -55 0 -50 0 50 Temperature (oC) 100 -60 -50 0 50 100 Temperature (oC) -7- NJG1150UA2 I 特性例 共通条件: VDD=2.8V, VCTL=1.8V, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 1 による VSWR vs. Temperature 3.0 k factor vs. frequency (VDD=2.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz) (VDD=2.8V, VCTL=1.8V) 20 2.5 15 VSWRi +25oC, +85oC k factor VSWR 2.0 1.5 VSWRo 10 -40oC 1.0 5 0.5 0.0 -50 0 0 50 Temperature (oC) 100 0 5 10 15 20 frequency (GHz) -8- NJG1150UA2 I 特性例 共通条件: VCTL=1.8V, Ta=25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 1 による I 6 16 5 Gain 2.0 15 1.5 14 Gain (dB) Noise Figure (dB) 2.5 17 13 1.0 NF IDD (mA) @Active mode (VCTL=1.8V, f=1575MHz) 12 0.5 vs. V DD DD (VCTL=1.8V/0V, RF OFF) 3.0 IDD 2.5 (Active mode) 4 2.0 3 1.5 2 1.0 1 0.5 IDD IDD (µ A) @Standby mode NF, Gain vs. VDD 3.0 (Standby mode) (NF, Gain : Exclude PCB, Connector Losses) 0.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 11 3.5 0 1.0 1.5 2.0 VDD (V) 3.0 0.0 3.5 VDD (V) OIP3, IIP3 vs. V P-1dB(IN) vs. VDD (VCTL=1.8V, f=1575MHz) 0 2.5 18 DD (VCTL=1.8V, f1=1575MHz, f2=1576MHz, Pin=-30dBm) 6 -2 4 -6 P-1dB(IN) -8 14 2 12 0 IIP3 (dBm) OIP3 OIP3 (dBm) P-1dB(IN) (dBm) 16 -4 -10 10 -12 -14 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 8 1.0 3.5 -2 IIP3 1.5 VDD (V) 2.0 2.5 3.0 -4 3.5 VDD (V) IIP3_OB vs. V 2fo vs. V DD (VCTL=1.8V, f1=1712.7MHz, Pin1=-20dBm, f2=1850MHz, Pin2=-65dBm) 10 -20 DD (VCTL=1.8V, fin=787.76MHz, Pin=-25dBm) -25 8 2fo(dBm) IIP3_OB (dBm) -30 IIP3_OB 6 4 -35 -40 2fo -45 -50 2 -55 0 1.0 1.5 2.0 2.5 VDD (V) 3.0 3.5 -60 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 VDD (V) -9- NJG1150UA2 I 特性例 共通条件: VDD=1.8V, VCTL=1.8V, Ta=25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 2 による S11, S22 S21, S12 VSWRi, VSWRo Zin, Zout S11, S22 (50M~20GHz) S21, S12 (50M~20GHz) - 10 - NJG1150UA2 I 特性例 共通条件: VDD=1.8V, VCTL=1.8V, Ta=25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 2 による Gain, I Pout vs. Pin 10 (VDD=1.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz) vs. Pin DD (VDD=1.8V, VCTL=1.8V, f=1575MHz) 20 10 9 18 5 Gain Pout -10 -15 -20 7 14 IDD 12 6 10 5 8 4 P-1dB(IN)=-11.0dBm 6 -20 -10 0 4 -40 10 2 -30 -20 Pin (dBm) 20 3 (Gain: Exclude PCB, Connector Losses) P-1dB(IN)=-11.0dBm -30 IDD (mA) Gain (dB) Pout (dBm) -5 -25 -40 8 16 0 -10 0 10 Pin (dBm) Pout, IM3 vs. Pin OIP3, IIP3 vs. frequency (VDD=1.8V, VCTL=1.8V, f1=1575MHz, f2=1576MHz) (VDD=1.8V, VCTL=1.8V, df=1MHz, Pin=-30dBm) 20 12 10 18 0 -20 -40 -60 IM3 OIP3 8 14 6 12 4 10 2 8 IIP3 IIP3 (dBm) 16 OIP3 (dBm) Pout , IM3 (dBm) Pout 0 -80 -2 6 IIP3=+0.2dBm -100 -40 -30 -20 -10 0 4 1500 10 Pin (dBm) 1525 1550 1575 1600 1625 -4 1650 frequency (MHz) NF, Gain vs. frequency (VDD=1.8V, VCTL=1.8V) Noise Figure (dB) 2.5 17 Gain 16 2.0 15 1.5 14 Gain (dB) 3.0 13 1.0 NF 12 0.5 (NF, Gain: Exclude PCB, Connector Losses) 0.0 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 1.70 11 1.75 frequency (GHz) - 11 - NJG1150UA2 I 外部回路 1 (VDD=2.8V) (Top View) GND VCTL 5 4 6 L1 15nH VCTL VDD RFIN RFOUT 1 RF IN 3 VDD C1 1000pF RF OUT 2 GND 部品リスト 部品番号 型名 L1 村田製作所製 LQW15A シリーズ C1 村田製作所製 GRM03 シリーズ I 外部回路 2 (VDD=1.8V) (Top View) GND VCTL L1 13nH RF IN 5 6 4 VCTL VDD RFIN RFOUT 3 1 VDD C1 1000pF RF OUT 2 GND 部品リスト 部品番号 型名 L1 村田製作所製 LQW15A シリーズ C1 村田製作所製 GRM03 シリーズ - 12 - NJG1150UA2 I 基板実装図 (Top View) VCTL PCB (FR-4): 基板厚=0.2mm マイクロストリップライン幅 =0.4mm (Z0=50Ω) PCB サイズ =14.0mm x 14.0mm VDD C1 RF IN L1 RF OUT 1 Pin INDEX <PCB レイアウトガイドライン> PCB PKG Terminal PKG Outline GND Via Hole Diameter: φ= 0.4mm デバイス使用上の注意事項 ・RFIN 端子と RFOUT 端子の結合を防ぐために、IC の下にグランドパターンを配置して下さい。 ・外部素子は IC に極力近づけるように配置して下さい。 ・RF 特性を損なわないために、IC の GND 端子は最短距離で基板のグランドパターンに接続できる パターンレイアウトを行ってください。 また、グランド用スルーホールも同端子のできるだけ近傍に配置してください。 - 13 - NJG1150UA2 I EPFFP6-A2 パッケージ推奨フットパターン : ランド Package: 1.0 x 1.0mm : マスク (開口部) *メタルマスク厚 : 100um Pin pitch: 0.4mm : レジスト (開口部) - 14 - NJG1150UA2 アプリケーションノート (MLG0603P シリーズインダクタ使用による実装面積縮小アプリケーション) シリーズインダクタ使用による実装面積縮小アプリケーション 本アプリケーションノートは、実装面積縮小のために L1 に 0603 サイズの小型インダクタを使用した 場合の例を示します。L1 には MLG0603P(TDK-EPC 製)を使用しています。特性例は以下の通りです: I 電気的特性 4 (DC) 共通条件: Ta=+25°C 項目 最小 標準 VDD 2.8 / 1.8 V 切替電圧(High) VCTL(H) 1.8 V 切替電圧(Low) VCTL(L) 0 V 5.04 mA 4.33 mA 0.1 µA 0.1 µA 6.0 µA 電源電圧 記号 動作電流 1 IDD1 動作電流 2 IDD2 動作電流 3 IDD3 動作電流 4 IDD4 切替電流 ICTL 条件 アクティブモード, VDD=2.8V, VCTL=1.8V アクティブモード, VDD=1.8V, VCTL=1.8V スタンバイモード, VDD=2.8V, VCTL=0V スタンバイモード, VDD=1.8V, VCTL=0V VCTL=1.8V I 電気的特性 5 (RF) 共通条件: VDD=2.8V, VCTL=1.8V, fRF=1555~1610MHz, Ta=+25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 3 による 項目 小信号電力利得 5 雑音指数 5 1dB 利得圧縮時 入力電力 5 入力 3 次インター セプトポイント 5 アウトバンド 入力 3 次インター セプトポイント 5 700MHz 帯 高調波 5 記号 条件 最小 標準 Gain5 基板、コネクタ損失除く 15.3~15.7 dB NF5 基板、コネクタ損失除く 0.80~0.84 dB -8.6~-6.6 dBm +0.2~+1.5 dBm f1 =1712.7MHz Pin =-20dBm, f2 =1850MHz Pin =-65dBm +4.3 dBm 妨害波条件: 787.76MHz at -25dBm 高調波測定周波数: at 1575.52MHz -44.8 dBm P-1dB (IN)5 IIP3_5 IIP3_OB5 2fo5 f1=fRF, f2=f1+/- 1MHz, Pin=-30dBm RF IN VSWR5 VSWRi5 1.54~1.60 - RF OUT VSWR5 VSWRo5 1.54~1.69 - - 15 - NJG1150UA2 I 電気的特性 6 (RF) 共通条件: VDD=1.8V, VCTL=1.8V, fRF=1555~1610MHz, Ta=+25°C, Zs=Zl=50Ω, 指定の外部回路 3 による 項目 小信号電力利得 6 雑音指数 6 1dB 利得圧縮時 入力電力 6 入力 3 次インター セプトポイント 6 アウトバンド 入力 3 次インター セプトポイント 6 700MHz 帯 高調波 6 記号 条件 最小 標準 Gain6 基板、コネクタ損失除く 14.9~15.4 dB NF6 基板、コネクタ損失除く 0.77~0.83 dB -10.5 ~ -10.0 dBm +0.5 ~ +1.2 dBm f1 =1712.7MHz Pin =-20dBm, f2 =1850MHz Pin =-65dBm +5.8 dBm 妨害波条件: 787.76MHz at -25dBm 高調波測定周波数: at 1575.52MHz -45.5 dBm P-1dB (IN)6 IIP3_6 IIP3_OB6 2fo6 f1=fRF, f2=f1+/- 1MHz, Pin=-30dBm RF IN VSWR6 VSWRi6 1.67~1.78 - RF OUT VSWR6 VSWRo6 1.87~2.11 - - 16 - NJG1150UA2 I 外部回路 3 (MLG0603P シリーズインダクタ使用) (Top View) GND VCTL 5 L1 13nH VCTL VDD RFIN RFOUT 1 RF IN VDD 4 6 C1 1000pF RF OUT 3 2 GND 部品リスト 部品番号 型名 L1 TDK-EPC 製 MLG0603P シリーズ C1 村田製作所製 GRM03 シリーズ I 基板実装図 (MLG0603P シリーズインダクタ使用) (Top View) VCTL VDD C1 RF IN L1 RF OUT PCB (FR-4): 基板厚=0.2mm マイクロストリップライン幅 =0.4mm (Z0=50Ω) グランドビアホール直径 = 0.2mm PCB サイズ =14.0mm x 14.0mm 1 Pin INDEX - 17 - NJG1150UA2 I NF 測定ブロックダイアグラム 使用測定器 ・NF アナライザ :Agilent 8973A ・ノイズソース :Agilent 346A NF アナライザ設定 ・Measurement mode form Device under test :Amplifier System downconverter :off ・Mode setup form :LSB Sideband ・Averages :16 ・Average mode :Point ・Bandwidth :4MHz ・Loss comp :off ・Tcold :ノイズソース本体の温度を入力(303.15K) NF Analyzer (Agilent N8973A) Preamplifier NJG1145UA2 Gain 15dB NF 1.5dB Noise Source (Agilent 346A) * 測定精度向上のため、プリアンプ Input (50Ω) Noise Source Drive Output を使用 * ノイズソース、プリアンプ、 NF アナライザは直接接続 キャリブレーション時 NF Analyzer (Agilent N8973A) Preamplifier NJG1145UA2 Gain 15dB NF 1.5dB Noise Source (Agilent 346A) * ノイズソース、DUT、プリアンプ、 IN DUT OUT Input (50Ω) Noise Source Drive Output NF アナライザは直接接続 NF 測定時 - 18 - NJG1150UA2 I パッケージ外形図(EPFFP6-A2) 単位 基板 端子処理 モールド樹脂 重量 ガリウムヒ素(GaAs)製品取り扱い上の注意事項 製品取り扱い上の注意事項 ガリウムヒ素 この製品は、法令で指定された有害物のガリウムヒ素(GaAs)を使用しております。危険防止のため、 製品を焼いたり、砕いたり、化学処理を行い気体や粉末にしないでください。廃棄する場合は、関 連法規に従い、一般産業廃棄物や家庭ゴミとは混ぜないでください。 この製品は静電放電 ・ サージ電圧により破壊されやすいため、取り扱いにご注意下さい。 :mm :FR-4 :Au メッキ :エポキシ樹脂 :0.855mg <注意事項> このデータブックの掲載内容の正確さには 万全を期しておりますが、掲載内容について 何らかの法的な保証を行うものではありませ ん。とくに応用回路については、製品の代表 的な応用例を説明するためのものです。また、 工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴 うものではなく、第三者の権利を侵害しない ことを保証するものでもありません。 - 19 -