Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dopasowanie tranzystora w.cz. i program ADS

09 Lip 2010 12:04 2337 5
  • Poziom 9  
    Witam forumowiczów i przepraszam za ścianę tekstu, jednak nurtują mnie pytania, na które odpowiedzi znaleźć nie mogłem.

    Dużo czytałem o w.cz., robiłem symulację, przeglądałem informacje o elementach, dostępne rozwiązania i literaturę. Chciałem teraz zrobić coś praktycznego, jednak nigdzie nie znalazłem kompleksowego opisu krok po kroku jak wszystko "przełknąć".
    Znalazłem wiele opisów jednak żaden nie był pełny i nie odpowiedział na moje pytania.

    Chciał bym w punktach zapytać o konkretne rzeczy, prosił bym o to, aby ktoś kto zna odpowiedź, co do jakiegoś punktu podzielił się nią ze mną:)

    Cel: Wzmacniacz 100mW na częstotliwość 433MHz. Nie mam zamiaru używać go do nadawania, chcę go tylko pomierzyć. Częstotliwość dlatego taka, bo mam działające układy używające modułów na CC1000 z wyjściem SMA - 50Ohm i będzie mi łatwo to podpiąć jako regulowane źródło mocy z zakresu -30dBm do 10dBm. Do symulacji używam programu ADS, alternatywnie programu Qucs.

    1) Tranzystor ma impedancję wejściową i wyjściową. Jest prawie unilateralny, zatem wejście widzi wyjście ale wyjście widzi wejście znacznie słabiej (S12 -> 0).
    Czyli najpierw dopasowuje na wyjściu, potem na wejściu?
    (Wtedy dopasowanie wyjściowe mniej się rozjedzie niż rozjechało by się wejściowe)

    2) VSWR - czy to się uwzględnia we wzmacniaczach i z czym się właściwie to zjada? Czytałem o tym przeglądając posty z o CB i tam odnosiło się to do dopasowania anteny.

    3) Jakiego tranzystora użyć, te, które znalazłem mają częstotliwość graniczną na kilku GHz, więc to chyba porywanie się z armatą na komara?

    4) Tranzystory bipolarne z Ft około 2GHz nie miały podanych parametrów macierzy rozproszenia tylko pojemność kolektora, emitera i przejściową. Czy to znaczy, że aby je symulować mam do standardowego modelu wstawić te 3 wartości? Przykład takiego tranzystora to BFG35.

    5) Znalazłem np. ATF-53189. Mam jego pełny model do ADS i model w postaci parametrów S dla określonego punktu pracy (mogę go używać w ADS i w Qucs).
    Jednak model S i pełny model dają różne wyniki przy dopasowaniach. Którym się sugerować?

    6) Macierze S wspomniane wyżej są podobne na 2.4GHz, czy to znaczy że producent ten rzeczywisty model optymalizował, aby symulował tranzystor w okolicy tej popularnej częstotliwości?

    7) Czy plik s2p (zawierający macierz S dla danych częstotliwości) powstaje u producenta w wyniku rzeczywistych pomiarów?

    8) Jak zmieniają się parametry macierzy S, mało sygnałowej, którą daje producent? Chodzi o to że w przypadku takiego wzmacniacza na wejściu dostaje mały sygnał, więc można spokojnie korzystać z S11, jednak na wyjściu jest już duży sygnał (np. 100mW) więc to S22, które jest podane dla małego sygnału nie będzie prawdziwe. Czy dużo się będzie różnić?

    9) Podczas prób dopasowania ATF-53189, po dopasowaniu wyjścia do 50Ohm otrzymałem ujemną część rzeczywistą w impedancji wejściowej i S11 około 2.5.
    Czy to znaczy że na tą częstotliwość (433MHz) ten tranzystor się nie nada bo nie można go w niej dopasować i wychodzi jakiś generator?

    10) Z czego wynika dolne ograniczenie pracy takiego tranzystora we wzmacniaczu? Górne to wiadomo, ale dolne? Zaczyna poniżej tego robić z siebie generator jak wspomniałem w punkcie powyżej?

    11) Przy dopasowaniu na maksymalną moc liczę rezystancję optymalną z charakterystyk tranzystora, a jako część urojoną impedancji, jaką ma widzieć wyjście tranzystora biorę sprzężoną wartość jego impedancji wyjściowej
    Czym się takie dopasowanie będzie różnić od takiego "zwykłego", gdybym impedancję wyjściową zwyczajnie przetransformował na 50Ohm?

    To chyba tyle, jeśli chodzi o to co zalegało mi w głowie i nikt nie był w stanie teo raz a dobrze poukładać:/
  • Poziom 9  
    Wygląda na to że albo nikt nie potrafi mi pomóc, albo wylądowałem w złym dziale:/
  • Pomocny post
    Poziom 23  
    1. Jesli s12 male to nie ma znaczenia, przy wiekszych mocach najpierw dopasowujemy wyjscie.
    2. s11 i s22 to dokładniejsze opisy dla parametrow wzmacniacza przy wyzszych czestotliwosciach. Dla VHF wystarczy uzywac VSVR.
    3. Ft ma byc ok 10x f pracy, to takie 'rules of thumb' (nie wiem jak to przetlumaczyc).
    4. tak, wystrczy.
    5. Tutaj 'modelarze' niech sie wypowiedza (ci co modele opracowuja). Tak naprawde rozbieznosci dla 2GHz miedzy modelem a rzeczywistoscia nie sa niczym dziwnym. Dla VHF uzyj modelu, ktory lubisz, 10% rozrzutu, to nic przy pomiarach serii tranzystorów.
    6. Prawdopodobnie tak, szczegolnie jesli urzadzenie jest 'dedykowane' dla okreslonego zastosowania. (zdarzalo nam sie wykazac, ze rozne komponenty - to ten sam tranzystor sprzedawany pod roznymi nalepkami).
    7. Tak, bo to najlatwiej wyciagnac z pomiarow i usrednic.
    8. To zalezy czy pracujesz w liniowym zakresie pracy (waznosc dla S) i S12. rzy pracy z mocami moze X parametry.
    9. Pewnie bedzie dzwonil, gdzies w UHF, co ze wspolczynnikami stabilnosci w pasmie roboczym i POZA nim?
    10. zob 9.
    11. stracisz czesc mocy na dopasowaniu.
  • Poziom 9  
    Dzięki wielkie za odpowiedzi:)

    Jak tylko zrobię dokładniejsza symulację ze screenami to wstawię, i będę wdzięczny jeśli będziesz mógł się wypowiedzieć.
  • Pomocny post
    Poziom 17  
    Witaj,
    Trochę tutaj wszystko pomieszane i poplątane.Zacznijmy od początku.Na wstępie trzeba sobie powiedzieć ,że projektowanie wzmacniacza tranzystorowego w.cz. poza nazwą nie ma nic wspólnego z projektowaniem wzmacniaczy m.cz.Oczywiście ,można spytać gdzie zaczyna się to w.cz.Dla każdego gdzie indziej np. dla akustyka wysokie częstotliwości to powyżej 20kHz :).Literatura anglosaska nazywa to RF – częstotliwościami radiowymi.Nie wdając się zbytnio w szczegóły możemy przyjąć ,że są to częstotliwości od dziesiątek MHz do kilku tysięcy MHz.Przy czym powyżej 1GHz zaczynamy mówić o wzmacniaczach mikrofalowych.Tyle tytułem wstępu.Teraz oprogramowanie które „wziąłeś na warsztat”.Akurat dwa skrajne bieguny.ADS to chyba najbardziej rozbudowany i najlepiej robiący analizy program przy czym najmniej przystępny .Qucs z kolei ,jak na darmową rzecz ,bardzo porządny lecz daleko bardziej ubogi pod względem możliwości od produktów komercyjnych.Teraz trochę o Twoich pytaniach.Dopasowanie tranzystora zależy ,oczywiście ,od założeń projektowych.Często przyjmuje się dopasowanie wejściowe jak najmniejszy VSWR przy minimalnym możliwym współczynniku szumu.Dopasowanie wyjściowe maksymalna moc przy minimalnym VSWR.Nie zgodzę się z moim szanownym kolegą który pisze ,że s11 i s22 to dokładniejsze …..itd.Czyli masło składa się w głównej części z masła.Np. wejściowy VSWR = ( 1 + |S11| ) / ( 1 - |S11| ) (wyjściowy analogicznie z S22).Po prostu macierz parametrów S jak każda inna np.Y opisuje układ przy czym możliwe jest przeliczanie między parametrami np.Y i S.Różnica polega na tym,że w macierzy Y operujemy napięciami i prądami a w macierzy S falą padającą i odbitą.Jednocześnie to tłumaczy odmienność technik projektowania.Na marginesie BFG35 ma podawaną macierz S w na stronie producenta (www.nxp.com). Jeśli chodzi o macierz S , to jej parametry dla danych pkt.pracy możesz zmierzyć w domu pod warunkiem ,że posiadasz przyrząd zwany analizatorem sieci .Nikt nie optymalizuje parametrów po prostu tranzystor który wziąłeś do obliczeń jest przeznaczony do pracy w paśmie 2.4GHz.Pomijam fakt ujemnych wartości przy dopasowywaniu ponieważ działając zgodnie ze sztuką nie da się tego zrobić.Jeśli chcesz dalej walczyć z tematem ,to wiadomo,że Google rozwiązuje 99% problemów.Przygoogluj Amplifier Design Tutorial ADS i kliknij w pierwszego PDF-a.:)
    Powodzenia.
  • Poziom 9  
    Dziękuję wszystkim za odpowiedzi, udało się:)