Differences between revisions 27 and 28
⇤ ← Revision 27 as of 2005-01-13 18:44:28 →
Size: 4603
Editor: RadekPodgorny
Comment:
← Revision 28 as of 2005-01-13 18:58:47 → ⇥
Size: 4821
Editor: RadekPodgorny
Comment:
Deletions are marked like this. Additions are marked like this.
Line 78: Line 78:
Šířka pásma pro -20 dB (z grafu S11):
 '''BW = 110 MHz'''    		Šířka pásma pro -20 dB (z grafů S11 a S22):
 '''BW = 110 MHz'''[[BR]]
 '''BW = 188 MHz'''
Line 81: Line 82:
Šířka pásma pro pokles přenosu -3dB (z grafu S12):
 '''BW = 1.092 GHz'''		 Šířka pásma pro pokles přenosu -3dB (z grafů S12 a S21):
 '''BW = 1.092 GHz'''[[BR]]
 '''BW = 1.749 GHz'''
Line 102: Line 104:
Šířka pásma pro -20 dB (z grafu S11):
 '''BW = 249 MHz'''
Line 108: Line 107:

Šířka pásma pro -20 dB (z grafů S11 a S22):
 '''BW = 249 MHz'''[[BR]]
 '''BW = 433 MHz'''

Šířka pásma pro pokles přenosu -3dB (z grafů S12 a S21):
 '''BW = 3.008 GHz'''[[BR]]
 '''BW = 3.231 GHz'''

Návrh úzkopásmového zesilovače

Zápočtová práce z předmětu CAD pro vf. techniku. Vypracoval Radek Podgorný.

Zadání

  • Navrhněte jednostupňový tranzistorový zesilovač s tranzistorem ATF26884 na frekvenci 11.5 GHz. Vstupní a výstupní přizpůsobovací obvody proveďte:

    • s diskrétními součástkami
    • pomocí úseků mikropáskového vedení
  • zkontrolujte, zda je tranzistor na zadané frekvenci stabilní
  • mikropásková vedení navrhněte na podložce o síle 0.8 mm, pokovené 20 μm silnou vrstvou mědi, relativní permitivita podložky je rovna 4, ztrátový činitel pak 0.01, při návrhu uvažujte vliv diskontinuit (otevřené konce, odbočení) na vedení
  • porovnejte možné alternativy zapojení, určete šířku pásma pro pokles přenosu -3 dB a pásmo, v němž je přizpůsobení na vstupu a výstupu lepší než -20 dB
  • určete toleranční pásma součástek (rozměrů vedení) tak, aby teoretická výtěžnost výroby byla alespoň 90%

Vypracování

Kontrola stability tranzistoru

Za stabilní tranzistor můžeme považovat ten, jehož Rolletův faktor KR je větší než 1.

Freq [GHz]

Rollet K [-]

11.0

1.191771

11.1

1.197935

11.2

1.204323

11.3

1.210947

11.4

1.217798

11.5

1.224867

11.6

1.232162

11.7

1.239682

11.8

1.247413

11.9

1.255363

12.0

1.263529

attachment:rollet.png

V našem případě pro f = 11.5 GHz je KR = 1.224867. Kritérium stability je tedy splňeno.

Ideální vedení

Nejdříve jsme přizpůsobili tranzistor pomocí ideálního vedení.

attachment:vedeni_schema.png

Jako podmínku optimalizace jsme zadali S11 < -40dB a S22 < -40dB.

Délky jednotlivých vedení potom vyšly:

  • DelkaVed11 = 131.66 degBR DelkaVed12 = 26.81 degBR DelkaVed21 = 170.81 degBR DelkaVed22 = 30.50 deg

Grafické znázornění s-parametrů pro přizpůsobení pomocí ideálního vedení:

attachment:vedeni_grafy.png

Mikropáskové vedení

Pomocí HF Lines – Synthesis jsme určili šířku pásku w a efektivní permitivitu εeff.

  • w = 1.746 mmBR εeff. = 3.222

Schéma zapojení pomocí mikropáskových vedení:

attachment:mikro_schema.png

Délky mikropáskového vedení jsme pak určili pomocí optimalizace S11 < -40dB a S22 < -40dB. Alternativní způsob je použít délku ideálního vedení a zkrátit ji s ohledem na rychlost šíření vlny v mikropáskovém vedení.

  • DelkaMi11 = 7.21 mmBR DelkaMi12 = 5.93 mmBR DelkaMi21 = 1.75 mmBR DelkaMi22 = 5.79 mm

Grafické znázornění s-parametrů pro přizpůsobení pomocí mikropáskového vedení:

attachment:mikro_grafy.png

Šířka pásma pro -20 dB (z grafů S11 a S22):

  • BW = 110 MHzBR BW = 188 MHz

Šířka pásma pro pokles přenosu -3dB (z grafů S12 a S21):

  • BW = 1.092 GHzBR BW = 1.749 GHz

Diskrétní součástky

Nejdříve jsme si zobrazili vstupní (Z11) a výstupní (Z22) impedanci nepřizpůsobeného zesilovače. Z grafu jsme odečetli:

  • Z11.Re = 18.856BR Z11.Im = 17.918BR Z22.Re = 23.938BR Z22.Im = -15.255

Potom jsme pomocí podprogramu Smith Chart obvod přizpůsobili.

attachment:diskr_schema.png

Hodnoty součástek po následné optimalizaci vyšly:

  • C1 = 498.357 fFBR L1 = 2.70074 fHBR C2 = 479.770 fFBR L2 = 470.204 pH

Grafické znázornění s-parametrů pro přizpůsobení pomocí diskrétních součástek:

attachment:diskr_grafy.png

Šířka pásma pro -20 dB (z grafů S11 a S22):

  • BW = 249 MHzBR BW = 433 MHz

Šířka pásma pro pokles přenosu -3dB (z grafů S12 a S21):

  • BW = 3.008 GHzBR BW = 3.231 GHz

Výtěžnost mikropáskového vedení

Pro výtěžnost alespoň 90% vychází tolerance jednotlivých délek následovně:

  • ΔDelkaMi11 = 1%BR ΔDelkaMi12 = 1%BR ΔDelkaMi21 = 1%BR ΔDelkaMi22 = 1%

Zobrazení výtěžnosti pro 5000 pokusů (mikropáskové vedení):

attachment:mikro_yield11.png

attachment:mikro_yield12.png

attachment:mikro_yield21.png

attachment:mikro_yield22.png

Motiv mikropásku:

attachment:mikro_motiv.png

Závěr

I přes některé problémy s programem WinMide se mi nakonec podařilo obvod optimalizovat podle zadání. Jediným nepřekonatelným problémem pro mne zůstala výtěžnost.