تحقیق رایگان با موضوع شبیه سازی، پایداری ولتاژ، ناپایداری، تقسیم بندی

م خازنهای بای پاس سورس Cs از نوع دیسکی و دارای مقدار ۰.۰۱?F ?100V باشند.

تمام خازنهای دیگر از نوع دیسکی با مقدار ۰.۰۱?F ?100V باشند.
همچنین گاهی اوقات لازم است که در تمام مدارات بایاس dc از دیودهای زنر به موازات خازنها استفاده شود. دیودهای زنر می توانند در حالت گذرا ، بایاس معکوس و افزایش ولتاژ ، محافظت بیشتری فراهم آورند.
مدارات بایاس dc فعال. علاوه بر مدارات بایاس dc غیر فعال که پیشتر ذکر شدند ، می توانند از
مدارات بایاس dc فعال گوناگونی برای تقویت کننده های GaAS MESFET استفاده نمود.
شکل ۴-۱-۴ یک مدار بایاس dc فعال را برایGaAS MESFET سورس مشترک نشان می دهد.
نقطه کار توسط مقاومتهای RB2 و RE کنترل می گردد. RB2 برای تدارک Vds مناسب و RE برای
Ids مناسبی تنظیم می شود. بنابراین مدار بایاس dc یک تقویت کننده GaAS MESFET باید
واجد شرایط زیر باشد. سورس MESFET باید اتصال خوبی به زمین داشته و دارای مدار محافظ
۱ Transient protectoin
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۶۰
گذرای خوبی باشد. همچنین در صورت خرابی یکی از MESFET ها در یک زنجیره ، نباید بقیه
MESFET ها متاثر شوند.
شکل ۴-۱-۴ یک مدار بایاس dc فعال
.۴-۱-۲ مدارات بایاس dc برای ترانزیستورهای سیلیکون مایکروویو
بخاطر وابستگی جریان اشباع معکوس ICB0 ، بهره جریان مستقیم hFE و ولتاژ بیس – امیتر VBE به
حرارت ، جریان کلکتور IC یک ترانزیستور سلیکون مایکروویو نبز به حرارت وابسته خواهد بود. در
اکثر مدارات مایکروویو ترانزیستوری برای دستیابی به بهره توان بالا و نویز کم ، لازم است که پایه
امیتر از نقطه ای که تا حد امکان نزدیک به بسته بندی آن است از نظر dc زمین شود تا فیدبک سری امیتر در حداقل خود نگه داشته شود. در فرکانسهای مایکروویو ، خازن بای پاس مقاومت
امیترRE در فرکانس طراحی ، اغلب باعث ناپایداری فرکانس پایین ، و نوسانات بایاس می شود. در
فرکانس های پایین ، جریان معکوس کلکتور ICB0 از پیوند بایاس معکوس p-n ترانزیستور عبور
می کند. این جریان نشتی در یک پیوند نیمه هادی سیلیکونمعمولاً بازای هر ۱۰°C افزایش دما ، دو برابر می شود. اگر چه نحوه تولید و عبور این جریان معکوس در فرکانسهای مایکروویو بسیار
پیچیده تر است. فقط قسمت کوچکی از جریان در اثر ICB0 معمولی است و قسمت اعظم آن بخاطر
جریان سطحی گذرنده از سطح بالای بلور سیلیکون می باشد که بطور خطی با دما افزایش
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۶۱
می یابد. بنابراین جریان کل معکوس کلکتور متشکل از ICB0 و یک مولفه سطحی است که با نرخ
۰/۵% بر درجه سیلسیوس ، بسیار کمتر از مقدار مورد انتظار ، افزایش می یابد. هر تقویت کننده
مایکروویو ترانزیستوری می تواند نیاز به مدار بایاس dc متفاوتی باشد. بعنوان مثال ، ترانزیستور مایکروویو که به منظور توان خروجی خطی بزرگی بایاس می شود باید نقطه کارش طوری تثبیت
گردد که با افزایش دما ، نقطه فشردگی ۱dB آن تنزل نکرده و حداکثر اتلاف توان قطعه افزایش نیابد.
از نظر ریاضی ، جریان کلکتور یک ترانزیستور سیلیکون مایکروویو را می توان بصورت زیر بیان نمود.
IC ? f (ICB , hFE ,VBE ) (۴-۱-۳)
بعلت وابستگی هر سه پارامتر ICB , hFE ,VBE به دما ، تغییرات جریان کلکتور را می توان بصورت زیر
نوشت:
(۴-۱-۴)
?IC ?S ICB 0 ?ICB 0 ? ShFE ?hFE ? SVBE ?I BE
که در آن ،
ضریب پایداری جریان معکوس کلکتور ICB0 است.
?hFE ? 0
?IC
?
SICB 0
?VBE ? 0
?ICB0
ضریب پایداری بهره جریان dc امیتر مشترک است.
?ICB0 ? 0
?IC
?
SICB 0
?VBE ? 0
?hFE
ضریب پایداری ولتاژ بیس – امیتر است.
?ICB0 ? 0
?IC
?
SICB 0
?hFE ? 0
?I BE
ضرایب پایداری یک مدار dc را می توان از معادله (۴-۱-۴) حساب کرد. پس تغییرات جریان
کلکتور IC با دما ، قابل پیش بینی است. در طراحی عملی مدار ، مقادیر مقاومت های مدار بایاس
dc را می توان توسط نقطه کار و ضریب پایداری تعیین نمود.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۶۲
برای ترانزیستورهای سیلیکون مایکروویو دو نوع مدار بایاس dc وجود دارد : مدار بایاس dc غیر فعال و فعال .
مدارات بایاس dc غیر فعال . شکل ۴-۱-۴ سه ترکیب مختلف مدارهای بایاس dc غیر فعال را
برای ترانزیستور سیلیکون مایکروویو را نشان می دهد. از دو مدار بایاس dc با امیتر زمین شده که
در شکل های (a) و ۴-۱-۴ (b) نشان داده شده اندغالباً در فرکانسهای مایکروویو استفاده
می شود. در مدار شکل ۴-۱-۴(b) ، مقاومت هایی با مقادیر کوچکتر مورد نیاز است و از این نظر با مقادیر مقاومت هایی با مقادیر کوچکتر مورد نیاز است و از این نظر با مقادیر مقاومت های لایه
نازک۱ یا لایه ضخیم۲ قابل ساخت ، سازگار می باشند. مدار شکل ۴-۱-۴(c) دارای یک مقاومت بای پاس شده است و می تواند در فرکانس های پایین تر مایکروویو استفاده گردد. مقاومت امیتر بای پاس شده می تواند باعث پایداری بسیار خوبی شود.
مدار شکل ۴-۱-۴(a,b,c) مدارات بایاس dc غیر فعال
مدارات با یاس dc فعال . هدف از یک مدار بایاس ، تثبیت نقطه کار است. شکل ۴-۱-۵ مداری را
نشان می دهد که بعنوان مدار بایاس فعال استفاده می شود ، در این مدار Q1 یک ترانزیستور
۱ Thick film resistor 2 Thin film resistor
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۶۳
p-n-p و Q2 یک ترانزیستور سیلیکون مایکروویو است. مدار بایاس فعال ، نقطه کار را در محدوده
وسیعی از تغییرات دمانسبتاً ثابت نگاه می دارد. نقطه کار را می توان توسط مقاومت های RB2 و
RE تنظیم نمود. RB2 برای تدارک ولتاژ VCE مناسب و RE برای تغذیه جریان کلکتور IC تنظیم
می گردد. چوکهای LE RF(RFC) و LC را نیز می توان با دو یا سه دور سیم لاک دار نمره ۳۶ با
هسته هوایی به قطر ۰/۱in ساخت. RB1 می تواند یک مقاومت W
۱
۱۰۰?, باشد و خازن های
۴
بای پاس از نوع دیسکی با مقدار ۰.۰۱?F ?100V هستند.
از نظر جبران حرارتی ، ساخت مدارهای بایاس غیر فعال ارزان بوده و می تواند نتایج رضایت بخشی
داشته باشد. اگر چه وقتی که تغییرات بهره جریان dc زیاد باشد ، عمل جبران سازی اتوماتیک فقط بوسیله یک مدار بایاس فعال قابل اجرا خواهد بود. بعلاوه ، یک مدار فعالمخصوصاً در تقویت کننده های کم نویز یا پر توان نمی تواند نقطه کار بهتری فراهم نماید. یک مدار بایاس فعال در واقع متشکل از یک حلقه فیدبک است که جریان کلکتور ترانزیستور مایکروویو را حس کرده و با تنظیم جریان بیس ، جریان کلکتور را ثابت نگه می دارد.
شکل ۴-۱-۵ مدار بایاس فعال
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۶۴
. ۴-۱-۳ طراحی مدار بایاس
انتخاب نقطه کار (Q)dc در یک تقویت کننده مایکروویو بستگی به کاربرد خاص آن دارد. مدار
بایاس dc یکGaAS MESFET باید نقطه کار پایداری را برای آن فراهم نماید. مقدرا مقاومت
سورس RS بصورت زیر بیان می شود.
(۴-۱-۵)
ds
I
Vp
Vgs
Rs ? ?
I
۱ ?
I
???
I
ds
dss
ds
معادله (۴-۱-۵) بیان می دارد که مقاومت فیدبک منفی Rs ، تغییرات Ids را نسبت به دما و Idss
کاهش می دهد.
یک تقویت کننده A در حالت کلی می تواند دارای نویز کم ، توان کم و یا بهره توان زیاد باشد ولی
تقویت کننده کلاس BیاAB می تواند توان و بازده بالاتری ایجاد نماید. معیارهای انتخاب نقطه کار
dc برای عملکرد یک تقویت کننده GaAS MESFET را می توان به سه دسته زیر تقسیم بندی نمود:
.۱ عملکرد نویز کم و توان کم. تقویت کننده کم نویز و کم توان در ولتاژ درین –
سورس Vds و جریان Idsنسبتاً کوچکی کار می کند بطوریکه Idsمعمولاً برابر
۰/۱۵IDSSاست. در این حالت نقطه کار Q ، مطابق شکل ۴-۱-۶ در نقطه A انتخاب گردد.
این عملکرد نمونه ای از مود کلاس Aاست.
.۲ عملکرد بهره زیاد و نویز کم. در عملکرد نویز کم و بهره زیاد ، ولتاژ درین در همان
حدود کلاس A باقی مانده و بهره توان زیاد ، جریان به مقدار ۰/۹Ids افزایش می یابد. نقطه
کار را می توان مطابق شکل ۴-۱-۶ در نقطه B انتخاب نمود.
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ ۶۵
.۳ عملکرد توان بالا و بازده زیاد . با افزایش توان خروجی ، ولتاژ درین Vds نیز باید
افزایش یابد. از طرف دیگر ، برای حفظ عملکرد خطی در کلاس A ، جریان درین Ids باید
کاهش یابد. بدین منظور ، نقطه کار C بعنوان نقطه کار Q توصیه شده است که در آن
مطابق شکل ۴-۱-۶ ، I ds ? 0.5I dss , Vds 8 V است . برای عملکردی با بازده
بالاتر باید جریان درین Ids و ولتاژ بایاسVds ، مطابق شکل ۴-۱-۶ به نقطه D انتقال یابد.
این عملکرد ، نمونه ای از کلاس AB یا B است.
شکل ۴-۱-۶ نقاط کار ترانزیستور مایکروویو
فصل پنجم
طراحی خطوط نواری و تقویت کننده های خط نواری مایکروویو
طراحی و شبیه سازی LNA متعادل باند X با استفاده از کوپلر لانژ
۶۷
طراحی خطوط نواری و تقویت کننده های خط نواری مایکروویو
.۵-۰ مقدمه
تا قبل از سال ۱۹۶۵ تقریباً، تمام تجهیزات مایکروویو با استفاده از خطوط هم محور ، موجبر ها ، یا خطوط نواری موازی ساخته می شدند. در سالهای اخیر با پیشرفت مجتمع مایکروویو
یکپارچه (MMIC) ، استفاده از خطوط ریز نوار و خطوط نواری هم صفحه گسترش یافته است ، زیرا این خطوط یک سطح آزاد و قابل دسترس را برای قرارگیری قطعات نیمه هادی فراهم
می آورند. در این فصل در مورد خطوط ریز نوار۱ ، خطوط نواری همصفحه۲، خطوط نواری موازی۳،
خطوط نواری محافظت شده ۴و خطوط شکافدار ۵ بحث می شود.
. ۵- ۱ خطوط ریز نوار
یک خط ریز نوار متشکل از یک هادی نواری و یک صفحه زمین است مطابق شکل ۵-۱-۱ ، توسط یک ماده دی الکتریک از هم جدا می شوند. خطوط میدانهای الکتریکی و مغناطیسی از هم جدا می شوند. خطوط میدانهای الکتریکی و مغناطیسیتماماً در داخل ماده زمینه

این نوشته در No category ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید