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偏置电路和稳定因子

时间:2018-02-12 13:48 来源:电工之家

偏置电路和稳定因子
1、偏置电路
放大器的偏置电路如图2所示。图2中电感L1和L2是射频扼流圈(RFC);电容C1-C4为电源滤波电容;R3可由公式(1)推得:
偏置电路和稳定因子
其中IDS是漏电流,IBB是流经R1/R2分压器网络的电流。R1和R2可由式(2)和式(3)推得:
偏置电路和稳定因子
图2、放大器的偏置电路
2、稳定因子
电路的稳定性设计必不可少,因为高增益放大器比较容易自激。考虑放大器的稳定性时主要考虑的是稳定系数K和|Δ|,为了得到绝对稳定的网络,必须满足K>1和|Δ|
稳定系数K和|Δ|的表达式如(4)和(5)所示:
偏置电路和稳定因子
当上面两个条件同时满足时,放大器绝对稳定;如果这两个条件不能同时得到满足,放大器将存在潜在的不稳定和振荡。此时需要采取一些措施来改善放大器的稳定性,主要方法有:源极串联负反馈;漏极与栅极并联负反馈;漏极串联电阻和漏极并联电阻;插入铁氧体隔离器等。
3、ADS仿真及电路测试
根据Avago公司提供的ATF54143的晶体管模型,在ADS中建立电路,对设计的低噪声放大器的S参数和噪声系数进行仿真和优化。考虑到制作加工过程中可能带来的误差,设计仿真的性能指标设置必须高于所要求达到的性能指标。通过反复的优化,最后得到的仿真结果为:在50~300MHz频带内,增益为23±0.2dB,噪声系数小于0.4,输入驻波小于1.4,输出驻波小于1.4。
根据仿真结果,制作PCB板,装配放大器,如图3所示。
偏置电路和稳定因子
图3、放大器实物图
然后使用安捷伦公司的E5061A网络分析仪和N8975噪声系数分析仪对放大器进行测试,增益、驻波和噪声系数的测试结果分别如图4、图5和图6所示。
偏置电路和稳定因子
图4、增益与频率的关系
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图5、输入/输出驻波与频率的关系
偏置电路和稳定因子
图6、噪声系数与频率的关系
由图4、图5和图6可以看出,研制的低噪声放大器在宽带(50~300MHz)的工作频段内,增益大于22dB,平坦度小于±0.3dB,噪声系数小于1.25,输入驻波小于1.4,输出驻波小于1.3。可以看出低噪声放大器的测试结果与仿真结果吻合较好。但测试的噪声系数比仿真结果稍差,增益比仿真结果稍低,这是由于电容、电感的寄生电阻的影响,同时调试时滤波器的输入端口和输出端口不是完全匹配,器件的接地性不是很好,及测试电缆和接头的影响。