Leistungsverstärkersimulation und Mismatch-Problem bei Echtzeitexperimenten

Vielen Dank im Voraus an alle, die sich die Zeit nehmen, meinen ersten Beitrag hier zu lesen.

Derzeit mache ich eine Simulation eines Leistungsverstärkers in LTSPice. Der Schaltplan und die relevanten Dateien werden in einer hier beigefügten ZIP-Datei hochgeladen. Ich habe eine Platine basierend auf diesem Design entworfen. Ich habe 15 V für die Gate-Vorspannung und 15-20 V (Vdd) für die Drain-Vorspannung im hochgeladenen Schaltplan verwendet. Der Kanal ist eingeschaltet, wenn die Gate-Spannung etwa 2,1 V erreicht. Ich verwende ein funktionsgeneratorgesteuertes 1,5-V-Spitze-zu-Spitze-Sinussignal mit einer Frequenz von 7 MHz (AC-Transientenanalyse zeigt eine Verstärkung von etwa -4 dB bei dieser Frequenz). Aus der AC-Transientenanalyse kann ich ersehen, dass ich in dieser Konfiguration 0,9 V von Spitze zu Spitze am Ausgang in der Simulation erhalte. Eine andere Beobachtung ist, dass mit zunehmender Vdd auch die Verstärkung zunimmt.

In der praktischen Schaltung bekomme ich jedoch keine Ausgabe, nur Rauschen. Selbst als ich Vdd auf 25 V erhöhte, erhielt ich keine HF-Ausgabe. Ich weiß, dass ich einige Fehler mache, die ich bisher nicht identifizieren kann. Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand Vorschläge machen kann.

Vielen Dank im Voraus.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da Sie keine physikalischen Parameter von Leiterplatten- oder Komponententypen erwähnt haben, müssen Sie dies vermutlich untersuchen und die Reaktanz- und Q-Werte Ihrer Komponenten, die Spurenimpedanz usw. überprüfen
Hallo Tony, danke für den Kommentar. Die 2-lagige Leiterplatte selbst ist 100 mm x 80 mm groß, hat eine Kupferdicke von 2 oz und eine solide Masseebene. Ich habe Kondensatoren vom Typ COG / NPO und feste Induktivitäten verwendet. Ich habe darüber nachgedacht, was aus Sicht der Simulation besser gemacht werden könnte, damit diese Änderungen später auf der tatsächlichen Leiterplatte widergespiegelt werden können. Danke noch einmal.
Überprüfen Sie jeden Abschnitt mit einer Sonde und einem Sweep-Generator, um die Übertragungsfunktion zu verstehen. Wenn die Elemente nicht wie erwartet reagieren, finden Sie heraus, wie sie an verschiedenen Knoten reagieren. C11 ziehen. Ziehen Sie den Drain auf einen linearen Zug von bis zu 5 oder 12 V wie 100 Ohm und prüfen Sie ihn auf Verstärkung.
C11, C12 sehen umgekehrt aus
Ich habe nicht jede Impedanz des reaktiven Teils analysiert, aber Sie können durch Markieren dieses Diagramms die Impedanzverhältnisse in Ihrem Kopf sehen und sehen, was zu erwarten ist. electronic.stackexchange.com/questions/276538/… Wenn Vgs Ids steuert, wenn Sie es reduzieren, gehen Sie davon aus, dass der FET funktioniert, und stellen Sie den gewünschten Schwellenwert ein.
Erwägen Sie, einen 10-Ohm-Widerstand über dieser Drain-Induktivität einzufügen, und messen Sie den Drain-Strom in einem Rückkopplungssystem, das die Gate-Spannung steuert. Die 10 Ohm geben Dämpfung gratis dazu.
Wo ist der Link, den du meinst? Abgesehen vom vorherigen Hinweis bewirkt das Platzieren einer Kappe parallel zu einer Spannungsquelle absolut nichts, es sei denn, Sie fügen entweder einen Serienwiderstand hinzu oder geben Rserin der Quelle an (dasselbe gilt für C3). Oder, noch besser, löschen Sie die Kappe und setzen Sie Rserund Cparin der Quelle. Außerdem können Sie schreiben 1megund 7megstatt das mühsam zu lesen 1000000und 7000000.
Hallo Tony, danke für die Kommentare. Ich habe einige Parameter basierend auf der Simulation geändert. Ich habe C13 auf 10 nF eingestellt, L2 auf 4,7 uH, L1 auf 330 nH und anstelle von C1 habe ich eine Induktivität mit 330 nH Induktivität eingesetzt. Die Simulation zeigt eine Verstärkung von etwa 15 dB von 1 MHz bis etwa 10 MHz. In PCB bekomme ich jedoch eine Verstärkung von etwa 15 dB bei etwa 2 MHz mit einer Bandbreite von etwa 0,2 MHz! Die Eingangsschaltung wirkt als unangenehmer Bandpassfilter. Die Kappen C3 und C12 wurden als HF-Bypass-Kondensatoren eingesetzt. Ich sollte jedoch die Verwendung von Quellen mit Serienwiderständen simulieren.
Vgs kontrolliert IDs, also funktionieren die voreingenommenen Netzwerke. Ich bin mir nicht sicher, wie ich den Drain-Strom in einem Rückkopplungssystem erfassen kann, das die Gate-Spannung steuert. Jeder Vorschlag wird geschätzt. Danke für alle Kommentare. Ich schätze es sehr.

Antworten (1)

Die Impedanz von C13 (100pF) ist mit 7MHz recht hoch (Xc = 1/(w·C) ~ 230 Ohm). Könnten Sie versuchen, das durch einen 1nF-Kondensator zu ersetzen?

Ich würde auch auf C2 und C11 aufpassen ... C11 sollte nach dem Induktor L5 platziert werden, oder?
Hallo Mera, danke für das Feedback. Ich habe den 100-pF-Kondensator durch einen 10-nF-Kondensator für C13 ersetzt. Können Sie bitte etwas über die Positionierung von C11 erklären? Ich verwende C11 und C12 als HF-Bypass-Kondensator. Vielen Dank im Voraus
Nun, ich arbeite normalerweise im UHF-Band, aber die Arbeitsprinzipien müssen die gleichen sein. C11 ist bei 7 MHz ziemlich niederohmig (Xc = 1/(w·C) = 4,83 Ohm). Dies bedeutet, dass die Energie durch sie zur Erde fließt (Sie schließen den Ausgang fast ab). Dieser C11 wird normalerweise nach der Drossel L5 platziert, deren Induktivität ausreichen sollte, um sich bei HF wie ein offener Stromkreis zu verhalten. In diesem Fall denke ich, dass L5 ziemlich niedrig ist ... 180 nH bei 7 MHz => XL = 7,9 Ohm. Meiner Meinung nach sollte L5 ungefähr 33 uH oder so sein ... Ich bin davon ausgegangen, dass Sie eine Klasse-A-PA entwerfen, aber meiner Meinung nach sind diese Werte etwas seltsam.
Hallo Mera, danke für den wertvollen Kommentar. Ehrlich gesagt bin ich neu in der Konstruktion von PA und im HF-, VHF-Bereich. Daher finde ich alle Kommentare sehr hilfreich. Ich kann sehen, worauf Sie hinweisen wollen. Ich werde die Schaltung entsprechend ändern, um die Antwort zu sehen.
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