[小学教育]ADS实验教程RFCD放大器7.ppt

晶体管的稳定性 晶体管的稳定性 输出稳定圆 输出稳定区域 输入稳定圆 输入稳定圆 绝对稳定 绝对稳定条件1 绝对稳定条件2 绝对稳定条件2 绝对稳定条件3 HW1 小信号放大器设计 小信号放大器的等效电路 放大器输入端口功率关系 小信号放大器的功率增益 转换功率增益GT 功率增益G及资用功率增益GA HW2 小信号放大器的设计方法 输入输出端口匹配方案 放大器最大增益 输入端口匹配输出端口不匹配方案 等功率增益圆 输出不匹配方案设计步骤 输出不匹配方案设计例 输入端口不匹配输出端口匹配方案 输入不匹配输出匹配方案步骤 输入不匹配方案设计例 作业 * 射频微波放大器与振荡器属于有源器件，是射频微波电子系统不可缺少的功能单元，它们分别起着放大及产生微波信号的作用 一般晶体管存在稳定及非稳定两个区域，是工作于放大状态还是振荡状态，取决于输入及输出端的匹配设计 若将射频微波晶体管视为一个两端口网络，则此网络由一定偏置条件下晶体管的S参量及外部终端条件ΓL和ΓS确定，如图所示 晶体管的稳定性 VS [S] ~ ZS ZL ΓL ΓS Γin Γout 射频微波晶体管的两端口网络等效 ΓL，ΓS分别是负载及源反射系数，由负载阻抗及源阻抗决定: ΓL= ( ZL-ZC ) / ( ZL+ ZC) ΓS= ( ZS-ZC ) / ( ZS+ ZC) 放大器设计 Γin，Γout分别是晶体管输入反射系数及输出反射系数。由前面可知： 其中 D=S11S22-S12S21 对于给定的晶体管，因为特定频率下其S参量是固定值，所以对稳定性有影响的参数就只有ΓL和ΓS。 先考察晶体管的输出端口，将相关参量写为复数形式 使|Γin|＝1的输出端口参数ΓL的取值可由 求出. 射频微波晶体管稳定性意味着图中诸反射系数的模值应小于1，即 |Γin|＜1， |Γout|＜1 ＜1 ＜1 下面求使晶体管处于稳定与非稳定临界状态的ΓL和ΓS的取值 放大器设计 整理可得使|Γin|＝1的所有ΓL的取值满足下面的圆方程： 其中，圆半径为： 圆心坐标为： 此圆以虚线示于右图中，当ГL取值落在虚 线圆上时，|Гin|=1 rout Cout |Гin|=1 ГLI ГLR |ГL| =1 ГL平面上的输出稳定圆 使|Гin|＝1的所有ГL构成的圆被称为输出端口稳定性判定圆，略称输出稳定圆 因为此圆上的ГL取值是|Гin|大于与小于1的分界点，而ГL是晶体管输出端口的参量 VS [S] ~ ZS ZL ΓL ΓS Γin Γout 放大器设计 晶体管稳定性 rout Cout |Гin|=1 ГLI ГLR |ГL| =1 ГL平面上的输出稳定圆 输出稳定圆将整个ГL平面分为稳定圆圆外及圆内两个区域，使|Гin|大于1的ГL所在区域是非稳定区，反之为稳定区 稳定圆的圆外区域是稳定区，还是圆内区域为稳定区，由晶体管的S11参量的取值情况来判断 |S11|1时，原点所在区域为稳定区域 |S11|1时，原点所在区域为非稳定区域 因为 若ГL＝0，则|Гin|=|S11| 右上图在|S11|1 时的稳定与非稳定区域如下图所示。注意|ГL|≤1 rout Cout |Гin|=1 ГLI ГLR |ГL| =1 非稳定区 稳定区 rout Cout |Гin|=1 ГLI ГLR |ГL| =1 稳定区 非稳定区 (a) |S11|1 上图示意了输出端口稳定或非稳定的ГL取值范围, 为电路设计提供指导。 及|S11|1 (b) |S11|1 放大器设计 晶体管稳定性 同样，令|Гout|=1可得关于ГS的输入端口稳定性判定圆的方程： 其中，原半径为： 圆心坐标为： 右图虚线所示为在ГS平面上的输入稳定圆 rin Cin |Гout|=1 ГSI ГSR |ГS| =1 ГS平面上的输入稳定圆 类似地，输入稳定圆将整个ГS平面分为稳定圆外及圆内两部分。 |S22|1时，原点所在区域为稳定区域， |S22|1时，原点所在区域为非稳定区域。 因为 若ГS＝0，则|Гout|=|S22| VS [S] ~ ZS ZL ΓL ΓS Γin Γout 放大器设计 晶体管稳定性 下图示意了|S22|1及|S22|1时的稳定与非稳定区域。 rin Cin |Гout|=1 ГSI ГSR |ГS| =1 非稳定区 稳定区 rin Cin |Гout|=1 ГSI