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图3-37SPF-2086晶体管大信号等效电路模型图3-38SPF-2086晶体管栅源电压与电流之间的关系同样利用安捷伦生产的半导体器件分析仪B1500A测试出SPF-2086晶体管输出特性曲线,采用Curtice立方模型,利用遗传算法进行拟合,可得漏极电流源的数学模型,即
(3-141)
(3-142)
其中:A0=0.0920,A1=0.1247,A2=0.0033,A3=-0.0300,
λ=0.0129,α=2.8857,β=0.0298,UDS0=5.1580。
图3-39给出Curtice立方模型拟合曲线与测试曲线的比较。图3-39给出Curtice立方模型拟合曲线与测试曲线的比较(3)谐波平衡分析。根据谐波平衡法的基本思想,首先将大信号模型拆分成线性网络和非线性网络两部分,如图
3-40所示。图中ZS和ZL分别为源阻抗和负载阻抗,UG和UD为栅极和漏极直流偏置电压,US为输入信号电压。线性网络为一个四端口网络,1端口与非线性电流源IGS相连接,2端口与非线性电流源IDS相连接,3端口是信号输入端口,4端口是负载输出端口。图3-40大信号模型拆分成线性网络和非线性网络根据第二章的基本知识可以求出线性四端口网络的导纳矩阵[Y]
(3-143)线性网络Y参数第一列计算公式
(3-144)式中:线性网络Y参数第二列计算公式
(3-145)式中:
线性网络Y参数第三列计算公式
(3-146)式中:线性网络Y参数第四列计算公式
(3-147)把线性子网络的电流和电压关系式写成分块矩阵的形式,即可求出1端口和2端口的电流表达式
(3-148)
把求得的Y参数代入式(3-148)就可以得到线性子网络的电流。按照3.4.4节给出的方法通过转换矩阵求得非线性子网络的电流I′
(3-149)
最后得到全频域谐波平衡方程为
F(U)=I+I′=0(3-150)接下来就是求解谐波平衡方程,在这里采用牛顿法较为方便,因为用全频域谐波平衡解决了Jacobean矩阵求解困难的问题。利用转换矩阵,Jacobean矩阵可以写成如下统一的形式
(3-151)
式中导纳矩阵已经求得,所以求解的关键就是非线性电流源频谱的导数的计算。我们知道,在时域中求导有如下关系
(3-152)
对上式两边同时做傅里叶变换
(3-153)
根据前边得到的乘积运算的变换矩阵,得
(3-154)其中ΔI是Δi(u)的频谱,ΔU是Δu的频谱,TI′是I′的转换矩阵,把上式变换成如下的形式
(3-155)
所以,非线性电流源频谱的导数为
(3-156)其中TIF′为I′导数的变换矩阵,代入式(3-151),即
(3-157)下面给出算法的具体流程,如图3-41所示。
(4)谐波平衡仿真结果。根据第三章的小信号和大信号建模理论得到的SPF-2086的大信号模型,利用本章讲述的全频域谐波平衡理论,用MATLAB编写了大信号仿真平台。通过这个平台可以对功率管的单频工作特性进行分析
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