高频功放工作点

发表于 2010-1-28 10:26

上图是一个465M功放的参考设计，阻容值我标在元件旁边了，方便大家查看，
我是这样理解的，这个电路根据栅压可调，实际使用中可以自己随意调整选择让工作在A类或者C类，但是DATASHEET上的参考配置好像是I DQ = 180mA, VD = 6V。那么正常工作状态应该是调VG使管子导通，I DQ在180mA左右，静态时管耗1W左右，请问我分析的哪里有问题么？
我暂时还没学会从DATASHEET上的S参数算出输出阻抗，但是我知道参考设计一定是匹配的，根据史密斯原图，我从负载50欧推导到功放管输出端，整个输出匹配网络阻抗是2.049-j6.729，但是不知道数量级对不对，感觉是不是太小了。

另外请指教C5的作用。谢谢热心人帮忙分析。

发表于 2010-1-28 16:21

只有半桶水的发表一下不负责的看法。有错欢迎指正.

我假设这是from DATASHEET的图，那么L1,L2,C9,C10  不与C8靠近是有原因的。
可能用50ohm 反推是可以的，但按照我学的方**

C1,C5,C11,C12  在计算中忽略, C5与C12被称为 AC GROUND,ground的目的是使R1 (不是R1+R2)在输入端用于匹配, L3在输出端用于匹配.

L1 L2 C9 C10 为一 LOW PASS FILITER  (LPF)

假设L1左边看到为Rs
C10 右边应该只看到  (1/Rl)*Rs = 50 ohm  (Rl的值参考LPF的设计--查表)

所以输出端实际是  C3  L3  Rs来匹配 S22
=====================================================
关于S11,S22, 给你个例

Microsemi  的 2N5109  datasheet  page 3
500 MHZ时  |S11|=0.368 角度=126  ==>  S11= -0.2163 + i0.2977

Motorola MRF901 datasheet  page 5
500 MHZ Ic = 10 ma 时  |S11|=0.66 角度= -150  ==>  S11= -0.571 - i0.33

后面的值是我用计算器按出来的.
===============================
实际电路中还有pcb的TRACE MATCH等问题.

发表于 2010-1-28 16:39

再看了一下以前学的方法. MATCH的时候只要管 Y11与Y22

而Y11 Y12 是通过公式从 S11,S12,S21,S22求出(按计算器复数计算),
或者忽略S12,S21,在SMITH CHART 上由 S11找Y11 S22找Y22
完全不用管S11 S22的实部虚部. Y11,Y22到是要管.

起码我学的是这样的,不排除我理解错误或者有别的方法.

发表于 2010-1-28 16:44

S-Parameters to Y-Parameters
http://www.rfcafe.com/references/electrical/s-h-y-z.htm
http://www.daycounter.com/Calcul ... er-Calculator.phtml

发表于 2010-1-28 21:19

看样子footpppp正在入门中。你的理解和我5年前的理解差不多，可惜不正确:lol
   设计射频电路，必须深刻理解二端口网络，正如footpppp所说，Z、Y、ABCD、S参数矩阵都必须正确理解，尤其是S参数矩阵，这是搞射频电路的金刚钻，不把这个搞透彻了，就不能说真正的掌握了射频电路的设计。
   小信号射频放大器设计的一般流程是：首先根据器件提供的S参数计算稳定性判据，判断该器件在你所需的频段内是否绝对稳定，如果绝对稳定，那就意味着它绝对不会出现自激振荡，可以放心的设计匹配电路。然后计算简化判据，判断忽略S12、S21是否会引起较大的误差，不能像footpppp那样不管三七二十一，直接忽略S12、S21。如果判据表明可以忽略，那么恭喜，输入只要跟S11构成共轭匹配即可，输出只要跟S22构成共轭即可。如果不能忽略，那么做好心理准备，进行复杂的计算吧。
   复杂的计算包括，根据S参数，计算最大增益和一系列的输入等增益圆，在smith图上标出来；再根据器件的噪声系数的参数计算出一系列的输入等噪声系数圆，在smith图上标出来。根据这两个圆曲线族的位置做个取舍，在最大增益和最小噪声指数之间作个均衡，选定一个点作为你设定的工作点，与此对应的，输出工作点的参数也就确定了。
   最后，根据选定的工作点计算gama_in和gama_out，再根据gama_in和gama_out来做输入和输出阻抗的匹配。然后再检查一下输入和输出的驻波系数是否满足要求。
   如果前面的稳定性判据表明存在潜在不稳定，那么首先在smith图上绘制稳定圆、等增益圆、噪声指数圆，根据需要的增益和噪声指数选定一个距离稳定圆边界有一定距离的点作为工作点，再来计算匹配参数。
   这是小信号放大器的流程，大家不要被这复杂的计算吓怕了，appcad（安捷伦网站上下载）、RFsim99（网上去搜，很容易下载）等软件可以帮助你，你只要弄到器件的S参数文件，倒入这些软件，什么稳定圆、增益圆……绘图计算它帮你搞定。如果有兴趣，你自己也可以用matlab或者C语言自制个小工具，方便自己的同时也加深了理解。
   对于功率放大器，分为ABC类，因为此时信号幅度很大，器件工作在非线性状态，因此常规的S参数已经不管用了，要使用大信号的S参数，并且等增益圆已经被压缩成椭圆了。这个设计的难度就比较大了，一般都是按照datasheet上的参数照抄，想玩什么花样的余地并不大，除非你自己搭建环境测试大信号的S参数。
   A类放大器还可以参照S参数来设计，而对于C类放大器，因为器件工作在开关状态，已经算是“本征非线性”了，S参数完全没有意义了，这时候所谓的匹配，只是确保满足输入能够获取前级足够的功率，而输出可以向负载提供足够的功率，匹配网络已经是Q值非常高的谐振网络了。

      想学习RF放大器设计的，可以先阅读微波网络、微波电路之类的书籍，把端口网络搞明白，然后再看看固态微波电路之类的书籍，有本《微波晶体管放大器分析与设计》的书不错，美国人写的，有清华出版的中文译本，可惜排版错误太多，看的时候要小心。

发表于 2010-1-28 21:34

谢谢你们的发帖……，目前这个东西迫在眉睫，照抄都不出放大信号，不知道怎么搞的，公司老大设的直流工作点是漏源电压6V ，栅源电压1.5V左右（很大），I DQ有接近2A，管子烫得要命，老大说这样近A类，输出功率大，我看DATASHEET上的I DQ参考值只有180mA，我感觉又没有直流负载，应该不能工作在近似A类吧，但我又指不出他具体错误（除了管功耗太大了，但也不应该没信号）,

烦请大家再次释疑，这种电路直流工作点可以设的那么高么？有什么缺点呢？谢谢各位

发表于 2010-1-28 21:51

2A的电流，你们老大的设置不是处在A类，而是MOS直接导通，完全导通的管子哪里还有放大作用。
A类的工作点要设置合理，这不是设定一个电压就可以解决问题的，需要调整。你的图中的R2阻值和VD、VG电压就是用来设置工作点的，datasheet给的S参数在什么电压水平、什么Idq水平下测量的，你就必须把管子偏置到什么水平。
我这样一说，你就应当知道VD应当是多少了，剩下的事情就是调整R2和VG了，比如你的VG就等于VD，你看看R2调到多少的时候，Idq等于datasheet所规定的值，这就算可以了。
这个板子的一个调试难点就是PCB板的绘制，PCB走线本身可能就相当于几个nH的电感或者几个pf的电容。

发表于 2010-1-29 03:56

学习，很有收获。
几句话解开了很多疑惑，非常感谢。

发表于 2010-1-29 05:09

顺着guosr指点的思路，我搜索
http://www.microwaves101.com/encyclopedia/kfactor.cfm
http://www.herrera.unt.edu.ar/la ... _elecom1/AN215A.pdf
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN1851.pdf
http://www.freescale.com/files/rf_if/doc/app_note/AN423.pdf

发表于 2010-1-29 20:36

如果你不讲究效率的话，可以直接用MMIC，宽频带的，输入输出都匹配到50Ohm了，查skyworks的。

发表于 2010-8-16 16:05

高手啊！学习了。 5# guosr

发表于 2010-8-16 16:50

我想请教下我E类状态下，我的NMOS管的那些参数怎么测量啊？我使用的是DE375_102N12A。大虾指导下
由于下载的DATASHEET了，
复制其网表文件
Net List:
.SUBCKT 102N12A 10 20 30
* TERMINALS: D G S
* 1000 Volt 12 Amp 0.95 ohm N-Channel Power MOSFET
* REV.A 01-09-02
M1 1 2 3 3 DMOS L=1U W=1U
RON 5 6 0.3
DON 6 2 D1
ROF 5 7 .1
DOF 2 7 D1
D1CRS 2 8 D2
D2CRS 1 8 D2
CGS 2 3 2.5N
RD 4 1 0.95
DCOS 3 1 D3
RDS 1 3 5.0MEG
LS 3 30 .5N
LD 10 4 1N
LG 20 5 1N
.MODEL DMOS NMOS (LEVEL=3 VTO=3.0 KP=3.8)
.MODEL D1 D (IS=.5F CJO=1P BV=100 M=.5 VJ=.6 TT=1N)
.MODEL D2 D (IS=.5F CJO=400P BV=1000 M=.4 VJ=.6 TT=400N RS=10M)
.MODEL D3 D (IS=.5F CJO=900P BV=1000 M=.3 VJ=.4 TT=400N RS=10M)
.ENDS

想知道这个NMOS里面的寄生电容参数？？、

高频功放工作点

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