Schaltungssimulation zeigt Gewinn nur mit passiven Komponenten. Warum?

Das fühlt sich wie eine ignorante Frage an, aber hier geht es.

Ich versuche, die Antennenschaltung aus dem 430-MHz-Referenzdesign für den CC1125-Transceiver-IC von TI zu verstehen. Der Antennenschaltkreis befindet sich unten rechts in diesem Schaltplan . Hier ist ein Link zum Datenblatt für das Gerät.

Ich habe versucht, das Verhalten der Schaltung im Empfangsmodus zu simulieren (TRX Floating, im Sendemodus ist es geerdet, um den Empfänger zu schützen). Ich bin davon ausgegangen, dass die PA im Sendemodus effektiv einen Masseschluss haben würde. Hier ist das Schema, das ich in LTSpice verwende. Die Quelle hat einen Serienwiderstand von 50 Ohm und ist auf 1 V AC eingestellt.

simulierter Schaltplan

Die Ausgangsspannung ist die Spannung über L5. Hier sind die Ergebnisse des AC-Sweeps:

Sweep-Ergebnisse

Ich habe eine sekundäre Bitte vor meiner Hauptfrage. Ich würde mich über Hilfe beim Verständnis der Funktion der Schaltung freuen. Ich verstehe die allgemeine Funktionsweise des Baluns oben links, aber ich verstehe den Zweck von L5 nicht. Es schließt die Empfangsstifte bei DC kurz, aber es scheint, als würde es den abgestimmten Balun-Betrieb ernsthaft durcheinander bringen. Ich nehme an, dass der Tiefpassfilter Oberwellen entfernen soll. Welchen Zweck haben die LC-Elemente der Serie, die das Tiefpassfilter mit dem Balun verbinden? Was ist der Zweck der parallelen LC-Struktur, die mit dem Tx-Pin verbunden ist? Das ist meine Hauptfrage:

Wie ist es möglich, dass eine beliebige Spannung in der simulierten Schaltung größer als der Eingang ist?

Sollte die Ausgangsspannung nicht eine feste Grenze bei 0 dB haben (oder sogar -6 dB mit einem Serienwiderstand in der Quelle)?

Spannungsverstärkung ist nicht dasselbe wie Leistungsverstärkung.
Danke, die Leistungsverstärkung sollte nur doppelt so hoch sein wie die Spannungsverstärkung, oder?
Die Leistungsverstärkung ist das Quadrat der Spannungsverstärkung, wenn die Eingangs- und Lastimpedanzen aufeinander abgestimmt sind . Das trifft auf deine Schaltung nicht zu.
Wenn Sie sagen, das eine ist das Doppelte des anderen, denken Sie wahrscheinlich daran, die Verstärkung in dB auszudrücken. Aber dann sollten Sie für Schaltungen mit übereinstimmender Eingangs- und Ausgangsimpedanz gleiche numerische Ausdrücke für die dB-Verstärkung erhalten, unabhängig davon, ob Sie aus der Spannungsverstärkung oder der Leistungsverstärkung berechnen.
Danke, ich habe in meiner Frage nach der Leistungsverstärkung einen Dummkopf gemacht. Wie hoch sollte der Widerstand über L5 sein, damit das Modell die Realität besser widerspiegelt? Unter den Empfangsparametern im Datenblatt steht, dass die optimale Quellimpedanz im 33-MHz-Band "100 + j60 / 50 + j30" ist. Das sieht mir sehr nach 2 Ohm aus. Warum haben sie es so geschrieben? Soll ich 2 Ohm über L5 legen?
Ist der Zweck von L5, eine negative Reaktanz im Gerät aufzuheben? Seine Impedanz bei 433 MHz (ich wollte 433 oben schreiben, nicht 33) beträgt etwa 24 j.
Warte, ich glaube, ich habe es herausgefunden. Der Schrägstrich ist eine Oder-Division. L5 liefert die 30-Ohm-Reaktanz und die Antennenimpedanz liefert den 50-Ohm-Widerstand. Ja?
Nur dass ich vergessen habe, mit 2 Pi zu multiplizieren und die Reaktanz von L5 tatsächlich 150 Ohm beträgt

Antworten (1)

Wie ist es möglich, dass eine beliebige Spannung in der simulierten Schaltung größer als der Eingang ist?

Spannungsverstärkung ist nicht dasselbe wie Leistungsverstärkung, und genau das passiert bei Resonanz.

Ihr Stromkreis verfügt über eine Wechselstromquelle, die den Stromkreis potenziell kontinuierlich mit Strom versorgen könnte. Aber es hat keine verlustbehafteten Elemente (Widerstände oder resistive Parasiten), so dass es keine Möglichkeit gibt, Strom aus dem Stromkreis zu entfernen. Tatsächlich hat diese Schaltung natürlich nur eine Blindimpedanz, sodass von der Quelle niemals wirklich Leistung geliefert wird.

Tatsächlich können Sie die Spannung an einem Zwischenpunkt in der Schaltung sogar mit einer viel einfacheren Schaltung auf unendlich gehen lassen:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Bei Resonanz geht die Eingangsimpedanz der Reihen-LC-Kombination auf Null. Der von der Quelle gelieferte Strom geht also gegen unendlich. Aber die Impedanz über C1 ist nicht Null, also geht die Spannung am Zwischenknoten (wo L1 und C1 verbunden sind) zu − ∞ bei Resonanz.

Natürlich würde es in einer realen Schaltung irgendwo einen parasitären Verlust geben, und die Spannungsquelle könnte auch keinen unendlichen Strom liefern, sodass die tatsächlichen Spannungen alle endlich bleiben würden. Aber in der idealen Schaltungsnäherung erwarten Sie die Möglichkeit unendlicher Spannungen (oder Ströme) bei Resonanzfrequenzen.

Ich glaube, ich verstehe, was los ist. Die Induktivitäten haben bereits einen standardmäßigen Reihenwiderstand von einem Milliohm. Ich habe die von Ihnen vorgeschlagene Schaltung mit und ohne Vorwiderstand simuliert. Selbst bei einem Serienwiderstand explodierte die Spannung über den reaktiven Elementen. Bedeutet dies, dass die induktive Last der Schaltung tatsächlich die 10-dB-Verstärkung am 460-MHz-Arbeitspunkt erfährt, wie die Simulation suggeriert? Ich habe versucht, eine 100-kOhm-Last über einen Kondensator in einem Schwingkreis bei Resonanz zu simulieren, und es wurde eine Verstärkung relativ zur Quelle festgestellt. Ist dies eine gültige Technik, um eine schmalbandige Verstärkung zu erzielen?
Es ist eine Möglichkeit, hohe Spannungen zu erzeugen, aber es gibt keine Leistungsverstärkung.
Schaltungssimulation zeigt Gewinn nur mit passiven Komponenten. Warum?
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