基于小信号S参数的功率放大器设计
一种高增益低噪声低功率跨阻放大器的设计与实现

第32卷 第3期2009年6月电子器件ChineseJournalOfElectronDevicesVol.32 No.3Jun.2009DesignandImplementationofaHighGainLowNoiseandLowPowerTrans-ImpedanceAmplifier倡TANGLitian,ZHANGHaiying倡,HUANGQinghua,LIXiao,YINJunjian(InstituteofMicroelectronicsofChineseAcademyofScience,Beijing100029,China)Abstract:Ahighgain,lownoiseandlowpowertrans-impedanceamplifierwasdesignedandimplementedusingTSMC0.18μmCMOStechnology.Aimingatsomepracticephotodiodehavingahighparasiticcapacitanceof3pF,RGCinputstructurewithoutfeedbackresistanceisusedtorealizethegoodtradeoffbetweengain,bandwidth,noise,dynamicrangeandlowerpowervoltage.Testingresultsindicate:thesingle-endtrans-impedancegainis78dB・Ω,the-3dBband-widthisbeyond300MHz,theequivalentinputcurrentnoisespectraldensityat100MHzis6.3pA/Hz,andthepowerdissipationisonly14.4mW.Thediesize(includingallthePADs)isassmallas500μm×460μm.Keywords:trans-impedanceamplifier;regulatedcascode(RGC);equivalentinputcurrentnoisespectraldensity;0.18μmCMOStechnologyEEACC:2570D;1220;5230一种高增益低噪声低功耗跨阻放大器设计与实现倡唐立田,张海英倡,黄清华,李 潇,尹军舰(中国科学院微电子研究所微波器件与电路研究室,北京100029)收稿日期:2009-02-20基金项目:国家自然科学基金资助(60276021);国家重点基础研究发展规划项目资助(G2002CB311901)作者简介:唐立田(1983-),男,目前为中国科学院微电子研究所硕士研究生,主要研究方向为模拟与射频集成电路设计,tang2003831@163.com;张海英,女,研究员,中科院微电子所微波器件与集成电路实验室副主任,zhanghaiying@ime.ac.cn摘 要:采用TSMC0.18μmCMOS工艺设计并实现了一种高增益、低噪声和低功耗跨阻放大器。
0.35-2ghz gan hemt超宽带高效率功率放大器设计

• 180•水量及水温,可以实现教师端对幼儿饮水的实时监控,便于教师查看幼儿每日的饮水信息。
3 系统软件设计与实现3.1 客户端软件本系统采用的客户端软件是一个叫做“智能水杯家长服务”的微信小程序,这款小程序提供wifi 连接和数据查看功能。
wifi 连接可搜索附近的智能杯垫,并实时接收幼儿饮水信息。
家长可以通过数据查看功能,了解幼儿每日饮水信息。
3.2 中央控制端软件本平台是借助微信web 开发者工具开发的一款微信小程序平台——《智能水杯监测系统》。
微信W eb 开发工具是一种基于Native System 系统层的框架。
4 调试与运行总体样机与软件部分界面图,如图3、图4所示。
5 结论1)监测全面,低成本本系统通过集成大量传感器技术,低成本,将幼儿饮水量、饮水温度及室内环境(温度、湿度)等各项数据进行采集。
该系统监测面广泛,监测精准,每一个幼儿都作为一个独立的单元,便于对其进行精准管控。
2)小巧方便,灵活布置本系统的硬件部分符合幼儿水杯的尺寸,颜色鲜艳,可以增加幼儿的饮水兴趣。
本产品符合生活实际,采用可拆分结构,以便于适应各种饮水环境。
安装、操作简单。
图3 系统总揽图 图4 软件部分界面图3)效率高本系统可以实时监测饮水量及室内环境,对于饮水不足、水温过高提供警报功能。
系统将采集来的数据通过wifi 发送至微信小程序,以便家长、老师对幼儿饮水量及室内环境实时监测,并做出及时调整,便于幼儿饮水健康、科学成长。
对于以往通过人工手动统计的方式相比,大大节省了劳动力以及提高了测量的准确程度。
河北农业大学大学生创新创业训练计划资助项目(项目编号2019208)。
设计并制作了一款GaN 基内匹配功率放大器。
管芯选用0.25um 大栅宽GaN HEMT ,放大器用氧化铝陶瓷材料制作匹配电路,实现小型化。
匹配网络中,电容器采用MIM 陶瓷电容实现,电感采用高阻线实现,匹配电路和管芯之间使用金丝键合,功放封装在24mm ×17.4mm 金属管壳。
基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计

基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计宁志强;刘太君;叶焱;许高明;陆云龙【摘要】介绍了如何利用场效应管的小信号散射(S)参数设计射频功率放大器,并采用此设计方法,选用场效应管,设计了一种工作在160 MHz频段的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)功率放大器.在工作频段内,功率放大器增益大于23 dB,输入端口的匹配网络的回波损耗S11优于-19 dB.实例证明:该设计方法仿真简单,易于实现,具有重要的工程应用价值.%In the actual design of radiofrequency(RF)power amplifier,the device manufacturers often provide only small-signal scattering (S )-parameters and static I-V curve of a metal oxide semiconductor field effect transistor(MOSFET)transistor. Introduce how to design an RF power amplifier with small signal S-parameters. A MOSFET power amplifier operated at 160 MHz is designed with this design method,where a FET transistor from Mitsubishi is selected. The gain of the power amplifier in the working frequency band is larger than 23 dB,andS11 of the input port is prior to -19 dB. The example illustrates that this design method is simple to simulation and easy to implement,which has great value in engineering application.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)011【总页数】3页(P93-95)【关键词】小信号;S参数;射频功率放大器;MOSFET【作者】宁志强;刘太君;叶焱;许高明;陆云龙【作者单位】宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211【正文语种】中文【中图分类】TN722.7射频功率放大器是各种无线发射机的关键单元电路[1],是整个系统中功率损耗最大的部分,其功率输出能力直接影响信号的发射和传输距离。
2.4GHz射频功率放大器的设计

毕业论文(设计)论文(设计)题目:2.4GHz射频功率放大器的设计目录中文摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)第二章理论基础 (5)2.1 二端口网络 (5)2.2 技术指标 (6)2.2.1 输出功率 (7)2.2.2 功率增益 (8)2.3 匹配网络 (9)2.3.1共轭匹配 (11)2.3.2负载牵引 (11)2.4 传输线理论简介 (12)2.5 ADS软件简介 (12)第三章电路设计 (14)3.1器件选型和功率分配 (14)3.1.1器件选型 (14)3.1.2 功率和增益分配 (14)3.2 单级放大器设计 (15)3.2.1功率级(Power stage)设计 (15)3.2.2驱动级(Driver stage)设计 (23)3.2.3 两级功率放大器系统设计 (26)第四章总结与展望 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录翻译 (33)中文摘要近年来,RFID技术的应用在全球掀起一场热潮。
2.4G技术标准由于它的广泛应用,更是成为技术和市场领域的宠儿。
RFID最重要的部分是发射机,而射频功率放大器作为发射机的核心部件,它的性能是制约整个RFID系统性能和技术水平的关键因素。
本文介绍了基于ADS用于RFID系统的2.4GHz射频功率放大器的硬件电路设计方法。
整个系统以MOSFET器件为核心功放晶体管,在2.4GHz、工作电压为3.3V 条件下,采用两级功放级联方式,前端驱动级工作于小信号状态,为后端提供高功率增益,后端功率级工作于大信号,提供高功率输出。
级联之后的效果是实现了27dB功率增益和高达近27dBm功率输出。
该系统主要应用于超高频射频识别读写器系统。
本文深入探讨了整体硬件电路的设计方案,详细阐述了电路设计的原理和方法,最后给出了具体的实现过程。
关键词:GaAs FET;RFID;ADS;2.4G无线系统;射频功率放大器AbstractIn recent years, RFID technology has led to a boom in the world. 2.4G technology standard has become a cosset of the technology and market field, just because of its wide range of applications. Transmitter is the most important part of the RFID system. As the core component of a transmitter, the performance of RFPA becomes to the key factor restricting capability and technical level of the whole RFID systemThis paper introduces a method of 2.4GHz RFPA hardware circuit designing used in RFID system based on ADS. The entire system using MOSFET component as the core power transistor contains two-stage cascade amplifiers working in 3.3V supply voltage, 2.4GHz. The driver-level works in small-signal state, providing high power gain for the back-end; power-level works in large-signal state, providing high output-power for the load. The effect after cascade is to achieve a 27dB power gain and a 27dBm output-power.We discuss the blue print of the overall hardware circuit design in this paper, expatiate the principles and methods of circuit design in detail, and finally give a concrete realization of the process.Key words: GaAs FET; RFID; ADS; 2.4G wireless system; RF Power Amplifier第一章绪论随着人类社会进入信息时代,无线通信技术有了飞速的发展,尤其是射频微波通信技术的产生和发展无疑对无线通信技术的发展起到了决定的作用。
(完整版)低频小信号功率放大_毕业设计_好!

实用低频功率放大器的设计摘要本课题介绍制作具有小信号放大能力的低频功率放大器,主要介绍其基本原理、内容、技术线路等。
本系统是基于(IC)NE5532,(IC)LM1875设计而成的一种低频小信号功率放大器,由直流稳压电源,电压放大级电路,功率放大级电路,带阻滤波电路及数据采集显示模块五部分组成。
其主要功能是将10Hz----50KHz的低频小信号放大,当输出功率大于5W时波形无明显失真,并将系统的输出功率,直流电源的供给功率和整机效率实时地显示出来。
本设计具有低功耗,性价比高,稳定性好,应用广泛等优点。
关键词:功率放大集成块NE5532 集成块LM1875 集成块AD736单片机AT89S52AbstractThis task introduce how to make one of bass frequency power amplifier, which can blow up puny signal, and the amplifier’s basic principle, content and the technology.This bass frequency power amplifier is based upon the Integrated block NE5532 and the Integrated block LM1875. It contains five segments such as the voltage-stabilized source, the voltage_ blowup circuit, the power-blowup circuit, the BEF circuit, the data_ collection and data-disposal circuit and so on.This bass frequency power amplifier’s mostly function is blow up the bass frequency puny signal, which has from 50Hz to 50KHz channel. The wave has no evident distortion, when the output-power has overed 5W. This design require display the system’s output-power, the DC’s purvey power and the whole enginery ’s efficiency momentarily .This design has a large number of advantages, such as lowness power, the good capability and the right price, the upstanding stability, the far-ranging application and so on.Keywords: Power Blowup (IC) NE5532 (IC)LM1875 (IC)AD736 MCU AT89S52目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II前言 (1)1、设计分析及技术指针 (2)1.1设计分析 (2)1.2设计技术指标 (2)2.系统设计方案 (3)2.1方案一 (3)2.2方案二 (4)3.方案设计 (5)3.1低频小信号功率放大器电路的框图 (5)3.2低频小信号功率放大器电路原理图 (5)3.3电路内部各框图的工作原理 (6)3.3.1 ±15V +5V稳压电源电路各框图的工作原理 (6)3.3.2 波形变换电路模块的工作原理 (7)3.3.3 前置运放电路模块的工作原理 (8)3.3.4 功放电路模块的工作原理 (8)3.3.5 滤波电路模块的工作原理 (9)3.3.6 数据采集电路模块的工作原理 (9)3.3.7 保护电路模块的工作原理 (10)4.各单元电路的设计 (11)4.1前置运放电路的设计 (12)4.1.1方案一:采用运算放大器构成的前置放大电路 (12)4.1.2方案二:采用专用前置放大器IC构成的前置放大电路 (14)4.2 功率放大器电路设计 (15)4.2.1采用分立元件构成的低频功率放大器电路 (16)4.2.2采用集成功放构成的低频功率放大器电路 (20)4.3 波形变换电路的设计 (22)4.4 滤波电路的设计 (24)4.5 数据采集中AC真有效值采集处理电路的设计 (26)4.6 稳压电源电路的设计 (29)4.6.1 220交流电源的变压电路的设计 (29)4.6.2 整流电路的设计 (30)4.6.3 滤波电路的设计 (31)4.7 显示电路的设计 (33)5.软件设计 (34)6.测试结果分析 (34)结论 (35)致谢 (35)参考文献 (36)附件 (37)前言低频功率放大器不仅仅是消费产品(音响)中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。
基于小信号s参数的mosfet射频功率放大器设计

基于小信号s参数的mosfet射频功率放大器设计文章标题:基于小信号s参数的MOSFET射频功率放大器设计一、引言在射频工程领域中,MOSFET射频功率放大器一直是一个重要的研究课题。
通过对其小信号S参数的分析和设计,可以实现高效、稳定的射频功率放大。
本文将就基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计进行深入探讨。
二、小信号S参数的理论基础和意义小信号S参数指的是对于非线性元件(如MOSFET)在工作点附近做小信号变动引起的电压和电流响应的参数。
通过对小信号S参数的分析,可以很好地描述电路的传输特性和稳定性。
对于MOSFET射频功率放大器来说,小信号S参数的分析是非常重要的,因为其工作频段往往在几百兆赫至几千兆赫,这就要求其具有良好的频率特性和稳定性。
基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计具有重要的理论意义和实际意义。
三、基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计方法1. MOSFET小信号S参数的测试和分析在设计MOSFET射频功率放大器之前,首先需要对MOSFET进行小信号S参数的测试和分析。
通过网络分析仪等测试设备,可以得到MOSFET在工作频段内的小信号S参数数据,包括S11、S12、S21和S22等参数。
可以利用这些参数数据进行进一步的分析和设计。
2. 利用小信号S参数进行稳定性分析在设计MOSFET射频功率放大器时,稳定性是一个非常重要的问题。
利用小信号S参数可以进行稳定性分析,通过判据条件来判断电路的稳定性,并进行合适的补偿和调整,以确保电路在整个工作频段内都能保持稳定的工作状态。
3. 频率特性的考虑MOSFET射频功率放大器需要具有良好的频率特性,即在整个工作频段内都能保持稳定的放大特性。
通过对小信号S参数的分析,可以优化电路的匹配网络和反馈网络,以实现更好的频率特性。
四、基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计实例分析以某款特定型号的MOSFET为例,根据其小信号S参数数据,我们进行了MOSFET射频功率放大器的设计。
C波段射频功率放大器的设计

C波段射频功率放大器的设计作者:娄崇义苏莹来源:《科技资讯》 2013年第34期娄崇义苏莹(长春理工大学??吉林长春 ?130022)摘要:射频功率放大器是发射机的重要组件,它的设计成了微波发射系统的关键。
氮化镓功率管的宽带隙、高击穿电场等特点,使其具有带宽宽,高效特性等优点。
本文使用ADS仿真软件对一款功率放大器进行仿真和电路设计,根据晶体管的小信号S参数和I-V曲线,对功率管的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化设计,使其性能达到设计要求。
在4GHz~6.5GHz的频段内,对输入功率为0dBm射频信号,输出大于38dBm的射频信号,带内波动≤±1dB。
关键词:增益平坦度;GaN;半导体;小信号方法;功率放大器中图分类号:TN722.1文献标识码:A文章编号1672-3791(2013)12(a)-0000-00新一代半导体功率器件GaN高电子迁移率晶体管。
具有宽禁带、高击穿场强、高功率密度等优点,理论上特别适合应用于高频、高功率的功率器件的场合。
由于具备这些优点,宽禁带半导体功率器件可以明显提高电子信息系统的性能,广泛应用于雷达、通信、战斗机、海洋勘探等重要领域。
本文使用Agilent ADS仿真软件设计出一款2.5G带宽的C波段功率放大器,可用于雷达发射机、无线通信及软件无线电的驱动级或末级功率放大模块,其主要技术指标为:工作频率为4GHz~6.5 GHz的频段内;输入功率为0dBm;输出平均功率38dBm;带内波动≤±1dB。
1射频功放的工作原理本设计的射频功率放大器,根据该放大器的工作频带、输出功率等特点。
在进行功放总体设计时,采用分级设计,再进行级联的设计方法,本功放模块采用两级放大,驱动级采用C波段的功率放大模块EMM5078ZV,在功放级使用GaN功率管TGF2023,功放总体设计如图1所示,功放级电路侧重于保证输出功率的设计,驱动级放大电路则侧重于提升增益的设计,同时保证增益平坦度和输入输出驻波。
ADS设计放大器

a=-1,b= Γ∗in ,c=- −Γin ,d=1),可以得到等 Γa 圆映射到 Γs 平面上的一个圆,由下式 给出
Γs − Cv = rv
圆心和半径分别为:
( ) Cv
=
Γ∗in 1 − Γa 1− ΓaΓin
2 2
(12) 1− ΓaΓin 2
(14)
Eqn Ni=(10**(Fi/10)-10**(Fmin/10))/4/rn*sqr(abs(1+Fopt)) Eqn Cfi=Fopt/(1+Ni) Eqn Rfi=sqrt(sqr(Ni)+Ni*(1-sqr(abs(Fopt))))/(1+Ni) Eqn rn=Rn/50 Eqn Fmin=NFmin Eqn Fi=1.5 Eqn Fopt=Sopt Eqn circle_noise=circle(Cfi,Rfi,500)
rn=0.22, 要求满足(VSWR)in<1.5, 设计一个最低噪声放大器。
该管的最大稳定增益是:
GMSG =
S21 S12
= 3.1 = 22.96 0.135
(13.61dB)
Eqn Fl=(Fin-S11)/(Fin*S22-S11*S22+S12*S21)
freq
Fl
4.000GHz 0.134 / 153.653
Γs
=
S22 − Γout ∆ − S11Γout
(15)
其中:
∆ = S11S22 − S12S21 (16)
Γout
=
S22
+ S12S21Γs 1− S11Γs
(17)
将此式与(4)式相对照(即,a=-1,b=S22,c=-S11,d= ∆ ),可以得到 Γs 平面上 的一个圆,由下式给出:
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关键词 小信号; 参数 ;匹配 电路 ;电路 优化
中图 分 类号 T 721 N 2. 6 文 献标 识码 A 文章编号 10 72 (0 0 O 0 8— 6 0 7— 80 2 1 )8— 6 0
De i n fM ir wa e Po r Ampl e s d o m a lsg lS Pa a e e s sg o c o v we i r Ba e n S i f l-i na r m t r
a 叶技 20 第 3 第 期 0 年 2卷 8 1
E e t n c S i & T c . u . 5, 2 1 lcr i c. o e h /A g 1 00
基 于小信 号 S参 数 的功 率放 大 器 设计
祁 云 飞
( 中国电子科技集团公司第 1 研究所 第 5专业部 ,河北 石家庄 3 00 5 ) 5 0 1
摘 要 文章利用小信号S 参数和静态电流 一 电压曲线对功率放大器进行设计,首先把功率管的小信号 参 数
制成 S P文件 ,然后将 其导入 A S软 件 中,在 A S中搭 建 功率 管的 输入 输 出端 口匹配 电路 ,按 照 最 2 D D
大增 益 目标对 整个 电路 进行优 化 ,最后 完成 电路 的设 计 。
以直接在 电脑上存 取 ,使 用方便 ,比过 去使 用 的负载
牵 引 的测试 方法 要 简 单 ,但 是 该 仪器 价 格 比较 昂贵 , 只有 专业设计 生产 管子 的厂家才会 配备 。
作在 大信号 状 态 的 ,属 于 非线 性 器 件 。理 想 情 况下 , 设计者应 该使用 功率管 的大信号 参数 进行设 计 ,但在 大部分 情 况 下 ,设 计 者 很难 获得 功率 管 的大 信 号 参
再次使 用会 比较方便 。
() 1 动态 阻抗测 量法 。在实 际 的工作 条 件 下 ,使 用仪器测 量功率 管 的动态输 入阻抗 以及输 出阻抗 。通 常输 出功 率越大 的功率 管的输 入输 出阻抗越 低 ,因此 不 容易得 到准确数 值 。 () 2 负载 牵引测 试 法 。现在 有专 门测量 负 载牵 引 用 的仪器 ,把 功率管 装配到 测试架 上 ,接 到负 载牵 引
Q u f i ne Y i
( A ae i D pr et h 3 ee c st eo C T ,Siah ag 50 1 h a 5 cdm c ea m n,T e1 R sa hI tu E C h i un 0 5 ,C i ) t r n it f jz 0 n
Ab ta t A o ra l e e inn t o a e n s l—in lS paa t r n h ttcIV uTe i sr c p we mp i rd sg igmeh d b s d o malsg a r mee sa d t e sai - c l s i f p e e t d. F rt rsne isl b a so h y, yme n ft e ADS s fwa e, t e s l—i n lS p r mee so h o ra ot r h malsg a a a tr ft ep we mpl e r - i ra en i f t ie o ma e te f e o 2P frt e o e smu ain cr ut . S c n l t e mo e fipu n h u - i z d t k h l fS o heus ft i lto ic i l i h s e o d y, h d lo n ta d t e o t p tmac e ic i n ADS sfwa e i u h t p i z hei p ta d t e o t u ic isa c r i g t h x u th d cr u t i s ot r sb i o o tmie t n u n h u p tc ru t c o d n ot e ma — i z to an by u ig t e o i z to u c in i h ot r miain g i sn h pt mia in f n to n te s f wae. F n l i al y, t oe cr u ti pt z d t he wh l ic i s o i e o mi c mplt h e i n o h ic t . o ee t e d sg ft e c rui s
抗 的实 部 。该 方法使 用仿真 软件就可 以进行 ,不需 要
昂贵 的仪 器 ,适 用于大 多数 的设 计情 况 。 除 了高线 性 的功率 放大器 外 ,大部分 的 功放是工
的仪器 上面 ,使 用仪器 改变放 大器输 出端 口的匹配 负
载 ,测量 不 同负 载下 的增 益 和输 出功 率 。这 些数 据可
() 4 小信号 参 数分 析法 _ 。在 小信 号设 计 中确 】 J
定 最佳输 出阻抗 通常使 用负载线 法 ,负载线法 的主要
工作 是计算 功率 管的负 载线 ,在使用 的电压确 定 的情 况下 ,根据 输 出功 率参考 功率器 件资料 中给定 的 电流
一
电压 曲线 可 以得 到该 曲线 ,从 而确定 出最 佳输 出阻
K y od s a — ga;Sprm t s ojgt m th pi i t n ew rs m l s nl aa ee ;cnua a ;o t z i li r e c m ao
目前 ,微 波 功 率 放 能 。管 子模 型的建立 比较 困难 ,但是 建模 以后