分布式放大器能提供很宽的频率范围和较高的增益。
有一段时间,其设计通常采用传输线作为输入和输出匹配电路。
随着砷化镓(GaAs)微波单片集成电路的发展成熟,为了提高效率、输出功率、减小噪声系数,人们提出了很多种放大器电路类型,但是分布式放大器仍然是宽带电路(如光通信电路)的主流设计。
理解砷化镓微波单片集成电路GaAs MMIC分布式放大器的设计,对很多宽带电路的应用都会有很大的帮助。
约翰·霍普金斯大学从198?年开始就开设了MMIC设计课程,并在让学生在TriQuint公司的产线上流片。
一款由Craig Moore(从198?年到2003年,他一直担任该课程的助教)设计的分布式放大器作为该课程一个经典的设计例子。
该设计甚至经历了低温环境实验,在液氮的低温下表现出更低的噪声系数。
该放大器采用TriQuint公司的0.5μm GaAs MESFET工艺,其增益比基于0.5μm GaAs伪高电子迁移率晶体管PHEMT的新电路略低,2006年的新课程中则采用了新版本的0.5μm GaAs PHEMT分布放大器和一些其他电路作为例子。
本文将介绍宽带放大器的设计方法以及仿真和实测的结果。
图1:采用微带传输线的分布式放大器电路结构图。
分布式放大器使用宽带传输线给一组有源器件注入输入信号(如图1),同时另一条并行的传输线用于收集各个有源器件的输出信号,并将其叠加。
每一级提供相当的增益,但是增益分布在一个很宽的频率范围内。
和级联设计相比,总增益是各级增益之和,而不是各级增益的乘积。
但使用集总参数元件来近似分布式传输线时(如图2),集总参数传输线的到地并联电容,被晶体管的寄生电容代替。
集总参数元件的等效传输线作为一个低通滤波器使用,其截止频率和晶体管的寄生电容成反比。
因此晶体管的尺寸直接决定了电路的工作频率上限。
设计总要综合考虑的各种参数包括:放大器的级数、有源器件的尺寸、器件的工艺类型(如果有多种类型)以及每一级的直流偏置。
更多的级数意味着更大的增益-带宽积,但是也会引入更大的功耗。
一旦晶体管的尺寸确定,就可以使用仿真软件来优化增益、反射系数、输出功率和噪声系数等各项参数。
图2:采用集总参数元件的分布式放大器电路结构图(其中CGS和CDS分别表示栅电容和漏极电容)。
由于分布式放大器的应用场合很多,对各项性能指标的要求很灵活,宽带增益是其中最重要的一项指标。
在Craig Moore这个设计例子中,采用了增强型PHEMT器件,因为增强型器件只需要一组正电压供电。
为了能提供和198?年TriQuint半导体公司采用的0.5μm GaAs MESFET工艺的电路相同的性能,该设计采用了0.5μm GaAs PHEMT工艺,并且使用3级晶体管放大拓扑。
为了适应电池供电的应用,选用3.3V电压。
当然为了满足不同的客户需求,工作电压和电流可以方便的在较大范围内调节。
在1.5V和14mA的供电下,仿真结果显示:仅损失了2dB增益,并且栅电压在1.5V到5.0V,漏极电流在14~35mA之间变化时,性能的变化也很小。
为达到最佳增益、匹配性能,采用安捷伦?司的计算机辅助工程软件ADS进行线性仿真,确定合适的电感值、PHEMT尺寸。
图3:PHEMT分布式放大器的匹配、增益、噪声系数和稳定因子的仿真结果。
LOCVPS发来了新的洛杉矶CN2线路主机上线通知,基于KVM架构,目前可与香港云地、香港邦联机房XEN架构主机一起适用7折优惠码,优惠后最低美国洛杉矶CN2线路KVM架构2GB内存套餐月付38.5元起。LOCPVS是一家成立较早的国人VPS服务商,目前提供洛杉矶MC、洛杉矶C3、和香港邦联、香港沙田电信、香港大埔、日本东京、日本大阪、新加坡、德国和荷兰等机房VPS主机,基于KVM或者XEN架构。...
DogYun是一家2019年成立的国人主机商,提供VPS和独立服务器租用等,数据中心包括中国香港、美国洛杉矶、日本、韩国、德国、荷兰等,其中VPS包括常规VPS(经典云)和按小时计费VPS(动态云),使用自行开发的面板和管理系统,支持自定义配置,动态云各个硬件独立按小时计费,带宽按照用户使用量计费(不使用不计费)或者购买流量包,线路也可以自行切换。目前商家发布了6.18促销方案,新购动态云7折,经...
麻花云怎么样?麻花云公司成立于2007年,当前主打产品为安徽移动BGP线路,数据中心连入移动骨干网。提供5M,10M大带宽云主机,香港云服务器产品,数据中心为香港将军澳机房,香港宽频机房 cn2-GIA优质线路、采用HYPER-V,KVM虚拟技术架构一、麻花云官网点击直达麻花云官方网站合肥网联网络科技有限公司优惠码: 专属优惠码:F1B07B 享受85折优惠。最新活动 :双11 云上嗨购 香港云主...