Модель LDMOS NXP Опции

[Demonis]

Помогите разобраться, какие именно модели есть в NXP_RFpower_Lib_V08p0 для AWR для транзистора BLF571.

В документации приводится дизайн согласующих цепей для частоты 225 МГц. Необходимо пересчитать согласование для более низкой частоты, но сопротивление Zs и ZL приводится только для 225 МГц. При добавлении в AWR на схему транзистора BLF571 появляются такие дата-файлы: NXP_BLF571_A_data_1 и NXP_BLF571_A_data_2 для двух портов и NXP_BLF571_B_data_1 для 5 портов. Если нагрузить представленные в документации согласующие цепи на модель транзистора, то согласования не получается.

Что есть что в прилагаемой базе от NXP? Или что я делаю не так?

[MePavel]

Если нагрузить представленные в документации согласующие цепи на модель транзистора, то согласования не получается.
Что есть что в прилагаемой базе от NXP? Или что я делаю не так?

Если к выходу рассматриваемой модели транзистора подключить нагрузку с импедансом Zl из даташита, то можно видеть отрицательную активную составляющую входного импеданса. Это означает, что напрямую согласовать на импеданс источника Zs (тем более из даташита) не получится. Во-первых невозможно изготовить пассивную согласующую цепь, имеющую отрицательное активное сопротивление, а во-вторых получим автогенератор.
Конечно можно считать, что модель транзистора неправильно работает. Однако такое поведение современных LDMOS транзисторов с большим усилением (порядка 27-30 дБ) на этих частотах - обычное дело. Не стоит этому удивляться. Прикрепил файлы проектов в AWRDE для 8,9 и 10 версии. Там как раз показан результат нелинейного моделирования BLF571 (библиотека NXP последней 8-й версии) в скорректированной схеме. Как видно импеданс нагрузки взят из даташита, а импеданс источника достаточно близок к значениям производителя. Коэффициент усиления, КПД, выходная мощность соответствуют типовым значениям из даташита. Таким образом, аналогично можно пересчитать импеданс источника и нагрузки и на другие частоты.

Сообщение отредактировал MePavel - Apr 30 2014, 19:15

Прикрепленные файлы

 AWRDE_08_10_BLF571.zip ( 934.66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 38
 BLF571.pdf ( 105.37 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52
 Sch_AWRDE_BLF571.pdf ( 7 килобайт ) Кол-во скачиваний: 64
 S11_Large_Signal_dB.pdf ( 4.92 килобайт ) Кол-во скачиваний: 47
 Output_Power.pdf ( 4.57 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46
 Drain_Efficiency_and_Power_Gain.pdf ( 5.78 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52

 

[Demonis]

Если к выходу рассматриваемой модели транзистора подключить нагрузку с импедансом Zl из даташита, то можно видеть отрицательную активную составляющую входного импеданса. Это означает, что напрямую согласовать на импеданс источника Zs (тем более из даташита) не получится. Во-первых невозможно изготовить пассивную согласующую цепь, имеющую отрицательное активное сопротивление, а во-вторых получим автогенератор.

А резистор на 33 Ом и емкость в 1 нФ это что? Коррекция модели? Потому, что таких элементов на примере от NXP нет.

Если рассматривать пример от NXP, то есть транзистор и есть входная и выходная цепь, которая настроена на то сопротивление, которое указывается в даташите (это подтвердил для себя симуляцией в AWR). Подавая мощность на транзистор пытался смотреть его входное сопротивление при наличии мощности. Получается не более 2-3 Ом активной составляющей и -25 Ом реактивной. Если реактивная еще как-то близка к даташиту, то активная сильно отличается.

Пытался, используя модель, делать load pull. Тоже активное сопротивление получается на входе 3-4 Ом.

Вот и не понятно, как работать с моделью и на сколько она точна

Приложил свои файлы в AWR10.

Прикрепленные файлы

 test225.zip ( 1.54 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 26

 

[MePavel]

Если рассматривать пример от NXP, то есть транзистор и есть входная и выходная цепь, которая настроена на то сопротивление, которое указывается в даташите (это подтвердил для себя симуляцией в AWR). Подавая мощность на транзистор пытался смотреть его входное сопротивление при наличии мощности. Получается не более 2-3 Ом активной составляющей и -25 Ом реактивной. Если реактивная еще как-то близка к даташиту, то активная сильно отличается.

Если рассматривать Ваш файл "BLF571_input_output_circuits.emp", то можно увидеть много грубых ошибок в схемах измерения оптимальных импедансов источника и нагрузки транзистора. Начну с основной. Входной импеданс транзистора (особенно рассматриваемого) сильно зависит от импеданса нагрузки. Во всех Ваших схемах измерение входного импеданса производится, когда выход транзистора нагружен на 50 Ом. Отсюда большая ошибка при входном согласовании. Ниже привожу схему измерения оптимального входного импеданса, на которой видно, что выход транзистора нагружен на оптимальный выходной импеданс нагрузки Zl=31,7+j29,3 из даташита.

Ток смещения (покоя) стока Idq=50 мА, как по даташиту. Ниже привожу зависимости выходной мощности, входного импеданса, коэффициента отражения от входной мощности.

Видно, что при некоторых значениях входной мощности входной импеданс имеет даже отрицательную активную часть и следовательно коэффициент отражения от входа при этом больше 1. Понятно, что в лоб выполнить входное согласование без потерь/повышения устойчивости в этом случае не получится. Поэтому в таких случаях применяется один из вариантов повышения устойчивости усилительного каскада, который был показан в предыдущем посте. Этим пользуется многие, в т.ч. и разработчики NXP (если посмотреть даташиты на другие транзисторы). Что касается резистора 1000 Ом в даташите, то тут скорее всего либо ошибка в указании номинала резистора, либо в последних партиях транзисторов установлены более современные (совершенные) кристаллы 50-ти вольтовой серии LDMOST, что NXP часто практикует. Модель обновили, а схему в даташите, по-видимому, исправлять не стали.
Обычно у NXP достаточно точные модели, чего не скажешь о значениях импеданса в старых даташитах.
Что касается остального. Непонятен физический смысл измерения выходного импеданса транзистора в линейном и нелинейном режиме (особенно когда ко входу подключены те же 50 Ом), поскольку для усилителя, работающего в классе AB, выходной импеданс измеренный таким образом, будет сильно отличаться от оптимального импеданса с точки зрения максимального КПД или выходной мощности.
При проведении нелинейного моделирования в схеме BLF571_input_output_circuits_POWER так же непонятно зачем установлен ток смещения стока Idq=2000 мА. При таком токе во-первых, получаем существенно отличный режим работы от даташита, во вторых значительно превышаем максимально допустимую рассеиваемую мощность и в третьих в моделях NXP, учитывающих явление саморазгорева, получаем большую ошибку ввиду ухода параметров прибора из-за повышенной температуры.
По "Graph 2" и "Graph 5" видим, что такое согласование по входу никуда не годится.

Пытался, используя модель, делать load pull. Тоже активное сопротивление получается на входе 3-4 Ом.

Всё те же самые непонятности и при проведении измерений с тюнерами импеданса. Считаю, что в симуляторе делать Source Pull c целью нахождения оптимального (по согласованию) импеданса источника крайне бессмысленная задача. Потому как импеданс источника комплексно сопряжен с входным импедансом. А измерение входного импеданса можно сделать напрямую и точно, как показано в начале поста.
В итоге полученные 3-4 Ома - ошибка измерения, возникшая из ограниченности круга поиска импеданса источника.

Вот и не понятно, как работать с моделью и на сколько она точна

В идеале нужно сначала "успокоить" транзистор. Дать начальное приближение импеданса источника и делать load pull с целью отыскания оптимального импеданса нагрузки Zl. Далее находится (уточняется) входной импеданс, а следовательно и импеданс источника Zs. По полученным значениям Zs и Zl проектируются согласующие цепи.

Сообщение отредактировал MePavel - May 6 2014, 19:51

Прикрепленные файлы

 AWRDE10_BLF571_Zin.zip ( 313.45 килобайт ) Кол-во скачиваний: 19