射频问答群问答汇总·第41期【2024.03.15】

文摘   科技   2024-03-15 07:30   上海  

‍‍期精彩问答投票结果公示


有关LNA级间匹配的讨论

 

投票占比52%

本期纪念品:慧智微笔记本‍‍‍


欢迎对本期的精彩回答投票,我们将对最精彩的回答送上小小的礼物。以表示对作者无私技术奉献的感谢。

 

本文中回答均由各位射频从业者们自发讨论回复,回答之中不免有错误疏漏,也欢迎大家批评指正。


01

1000pF的芯片电容尺寸是多少?


Q:请问下有知道1000pF的芯片电容尺寸是多少?


A:1000*1000=1000000 um^2 ,GaAs工艺。


A:很多尺寸都可以做,如果是瓷介质的,50V常见尺寸可以做25milx25mil,35milx35mil以及更大尺寸的。


Q:谢谢。


02

如何理解EMX寄生参数提取与ADS仿真结果之间的差异?


Q:请教大家一个问题,我用EMX提取版图的参数和用ads出来的结果相差有点大, 到底信哪一个?看结果应该是ADS提的寄生电容大一点。


A:我对比过几个工艺的 ADS不太准 EMX要比他准一点


A:EMX。


Q:OK 谢谢两位的解答 ,EMX设置有什么需要注意的吗?


A:EMX 在算法上是ADS momentum 的简化版。 理论上 ADS 更准确。


A:不是这么说的。ADS的 substract是不支持厚金属穿透介质(软件采用合并介质层的处理方式)以及WEE和erosion table建立,ads不支持金属电导率关于线宽及间距的依赖了,而且我这边实测还对比过xr013,ADS准确比emx是稍差。


Q:EMX算出来的Q值好高,这个准确吗?


A:你的情况准不准没人能保证,我只能说根据自己实测的数据,校验。也有可能出现ADS比较准。但是软件之间差距太多就应该考虑是不是仿真设置出问题了。


Q:我觉得可能沉底给的有点问题?没有实测过不知道准不准。

03

PA低频自激的解决


Q:早上好,想问下群里技术大佬,我自己设计的三级氮化镓PA,在前两级正常开启下,推第三级PA 8x75um 大管子的栅极,但在还没开启时,在-2V 末级漏极就出现了快速电流跳变,从几mA 提到100mA。


后来连接频谱仪,发现极低频有高功率输出信号,怀疑是电频耦合自激。所以想问下有啥好的方法补救没,改芯片外围供电吗,比如加电阻?


A:稳定性网络加了吗?


Q:图里是我的 测试结果和外围电路,小信号增益有 ,但不高 ,供电 金丝键合到片外电容,再键合到PCB上,接大电容。


您说的稳定性网络是RC吗?我在第二级的前面加了,仿真K 和mu都没问题。



A:栅极去耦电容用47uF试一下。


Q:大电容我再试试。


A:第三级没加吗,外部的电容加大点试试吧。


Q:没加, 因为第二级和第三级是级间匹配的,很短。我在想栅极再加个大电阻呢。


A:稳妥一点的话应该每一级都加RC。


Q:哈哈 想PAE高点,贪了。


A:PAE不高可以写DE,


A:Gate的rf block  坐在片内的吗?


Q:栅极 是四分之一波长线加电容,还有个小电阻,应该算是吧。


A:这时候在gate加电阻效果就没那么明显了,还有就是Gate 和Drain的uf 电容位置大小。另外检查下探针在自激频点有没有异常谐振。还是不行,就搞下输出匹配,把自激频点的阻抗往圆图内拉,看会不会有变化。如果这些自激都没有变化那大概率不是控阻抗降增益的问题,那就要在检查下Layout。另外,带内频率是多少?


Q:26GHz,我发的图里带宽是23到28GHz 。


A:先检查下探针吧,频率那么宽,探针校准不一定也能把低频cover的那么好。


Q:探针应该也没问题,有的芯片测试正常。


A:你自激信号不是在400mhz附近吗?


Q:是的,工作频段就是那个n258, 自激信号是在400mHz。


A:我觉得吧,前两级功率够大,是能够把第三级在夹断的情况下推开的,比如C类放大的情况,还有就是末级-2相当于给前两级输出做了个阻抗拉偏,自激也正常吧?本身就不是正常工作条件,不正常才是正常的吧,我觉得没必要琢磨这个问题。


Q:Ads里有扫描输入阻抗对线性的影响套件吗,不是小信号的。


A:imd3 source pull,two tone里面应该有。


Q:


04

滤波器中的Ant脚的作用


Q:家人们,滤波器里面的Ant 是干啥用的?


A:天线?


Q:是啊,是干啥用的?


A:公共端,接TXM开关的,只是一个标识吧。


Q:什么操作?


A:你是说双工器吧,有Ant端,TX端,RX端


Q:滤波器呢?我只看到有个TX RX Ant,不知道是滤波器还是双工器


A:双工就是滤波器的一种啊。


Q:那其他滤波器也会有Ant吗?


A:有只有输入输出的滤波器。


A:只能代表某一端要接天线吧。


A:TDD的话就只有TX或者RX,就是两端,FDD用双工。


A:Duplexer 双工器;Diplexer 合路器。本质都是两个滤波器,共用一个公共端,标ANT;用过的有SAW BAW FBAR的双工器,合路器还有LTCC的。看需求陡不陡,LTCC最不陡。


Q:谢谢各位大神。

05

有关LNA尺寸和直流偏置的选择


Q:请问各位大佬,做LNA的时候如何通过扫参来确定管子尺寸和直流偏置,在ADS中要如何操作呢,也是用Gmid吗


A:Gmid主要在运放设计里?LNA看nfmin Gain和IP 1dB折衷吧。

A:LNA是小信号设计,和PA不同,他是从前往后设计,第一级一般重点看噪声系数,依据规格书,看噪声系数满足设计要求的管子做直流仿真,原定偏置点后,再仿真稳定性和最小噪声系数和最大资用增益,看噪声系数是否满足要求,来回迭代栅宽和静态偏置点,后级看着稳定性和增益定静态偏置点。不过建议先选定芯片架构后做这部分工作。


Q:非常感谢。


06

PA前的滤波器有必要吗?


Q:PA前的滤波器有必要吗?


A:芯片还是板级,如果板级出现多发串扰的场景有必要,避免输出PA出现交调,影响输出端的p-1,如果单发就没必要。另外看前端混频器的本振隔离,如果隔离度不够也需要加滤波器。


Q:PA前是ad9361。


A:增益够吗,9361直接推PA。


Q:够的,之前的历史电路中都是PA前加了个滤波器 但是PA后没加 感觉这里加的位置有些奇怪 所以问问看。


A:正常来看滤波器一般放在PA后面,保证带外发射满足要求。


Q:是的 我也是这么理解的。


A:放Transceiver后面一般是lpf吧,防止混频的高频产物被发射吧?


Q:但是放的是BPF。


A:低频一起抑制,可能DAC直接出,低频也有问题?TRX接触不多。


A:有可能9361里面的混频器对于中频抑制度不够,需要防止中频过混频器后和射频信号发生交调,影响输出。


Q:好的 那还是按原来的情况预留着 感谢分享。

07

有关SAW滤波器结论的讨论


Q:有没有大拿给我讲一下SAW的结构啊?叉指是啥子材料?


A:目前只知道,他是脱离耦合理论的另一种滤波器设计方法,只要知道过度带窄,Q值高,选择性好微波工程里面没有,想了解看看硕士论文前三章就可以了。


A:电磁波转成了声波在压电材料里传播,然后在变成电磁波,叉指就是用来激励和接受,材料就是金属。


A:叉指换能,指的就是电磁换成声波再转成电磁,插指还是叉指,忘了;就是两把梳子。


Q:主要不知道是铝还是铜,一个叉指是一个谐振器,还是很多个叉指是一个谐振器。


一个叉指是一个谐振器,还是很多个叉指是一个谐振器,迷茫 我太迷茫了😕


A:我仅了解皮毛,因为不做滤波器,只用。


【讨论未完结,欢迎加入慧智微问答群,参与更多讨论】


08

阻抗靠近Smith圆图边缘,如何做宽带匹配?


Q:想问一下大佬 大功率的放大管的输出阻抗靠近Smith圆图边缘 有什么办法可以做宽带匹配呢?


A:你这个边缘是指哪里?


Q:小阻抗。


A:不会是开路点和短路点那个边缘吧?


Q:靠近右边,短路点附近。


A:有没有图


Q:等下


A:短路点在左边


Q:哦对对对,左边


A:把管子阻抗当RC,R是Loadline算出来的,C是管子的Cds和封装引入的寄生电容,当然你要是知道封装的寄生电容电感就更好了。


Q:芯片上的呢?


A:我不是很懂器件,输出阻抗在短路点附近的PA能用吗?


A:芯片直接就RC就好了。Ropt和CDS


Q:它只是输出阻抗小 匹配到50欧姆比较困难,我的问题是 这种情况下 如何实现宽带匹配,可以用的啊。


A:用网络综合工具或者说自动优化试试,或者你用一些宽带匹配结构。


Q:em...好吧。


A:切比雪夫低通或者BPF也有人做,跨谐波吗?


Q:不跨,BPF是啥?


A:“ 我的问题是 这种情况下 如何实现宽带匹配 ”  方案一多级LC,不足点会增加面积,最大线性输出功率会低一点,一般等Q值匹配,方案二加负反馈结构,第三种输出用变压器巴伦结构,可以做宽带匹配,其余的翻翻硕士毕设论文吧


Q:哦哦好的我去看看,谢谢老哥。


A:不同芯片架构做的带宽和需求也不同,看具体需求再定架构,毕业后没怎么看论文了。


Q:嗯嗯。

09

ADS仿真报错的debug


Q:兄弟们,这是啥毛病啊,我加了port点P1了。



A:仿真Em model 点上。


Q:谢谢大侠,我试一下。


10

稳定性仿真mu值刚好是1,有问题吗?


Q:兄弟们,这个看mu值的话工作频带外刚好是1,这种对稳定性有影响吗?



A:看stabfact会好一点


Q:好的,谢谢。


A:两种稳定性系数都只能说明小信号稳定性风险,即使小于1也不一定自激在这个频率。时域仿真,输出无杂波一般就不会小信号自激。


Q:好的好的。

11

ADS如何仿真跨导?


Q:请问ADS如何仿真跨导呢?


A:仿个直流ids对vgs曲线,然后求偏导?


A:


看看上图公式,直流仿真后,用上面公式就好了。


Q:diff是求偏导的意思嘛?


A:按照规则写就行,就是beta了


Q:gm呢?diff(ids/vgs)这样嘛?


A:跨导应该是的,我这个是BJT你那里是FET


Q:哦哦好嘞,我试一下。


12

为什么GaAs的晶体管尺寸越大,增益越小;晶体管尺寸越大Cgd,Cgs越大


Q:为什么晶体管尺寸越大,增益越小?请问我也遇到了这个问题,是什么原因呢?有没有同行也遇到过。GaAs的晶体管尺寸越大,增益越小。


A:晶体管尺寸越大Cgd,Cgs越大。


Q:是泄露掉了嘛?


A:请问GaN晶体管符合这个规矩吗?


A:符合啊。


A:仿maxgain应该所有管子都一样吧。你仿电压增益,管子越大越大增益越大。晶体管尺寸越大Cgd,Cgs越大。这个应该只影响高频特性。


A:GaAs的晶体管尺寸越大,增益越小  ”   看你怎么仿真了。


Q:红色蓝色粉色分别是4*30 4*50和8*50的效果


A:你用在哪?SUB6


Q:毫米波,到35G。


A:原理图发出来看一下。


Q:原理图只有管子



A:你尺寸变大,偏置变了吗。


Q:没变。


A:你的接地孔变了吗?


Q:没变,


A:所以偏小就很正常。


Q:请问偏置和接地孔需要变嘛?


A:你可以不直接变管子。把一个管子变成俩个管子,你按这么仿真,增益也是变小的。


Q:“ 你可以不直接变管子。把一个管子变成俩个管子 ”  请问是什么意思呢?


A:修改管子个数。


Q:这个不能修改吧?


A:理论上,想同配置下,相同尺寸管子叠加,增益不改变。这句你能明白吗?你增益减小,要明白为啥呀。电流密度要保持一样。


Q:Cds电容并联增大?导致泄露更多?


A:接地电感是反馈,你尺寸变大,也要变大,这俩个才是主要原因。


Q:哦哦, 原来是这样啊,我试试看看。


A:要不然我直接把管子倍数增大,Cds也增大,增益不变呢。


“ 接地电感是反馈,你尺寸变大,也要变大,这俩个才是主要原因。  要变小,说糊涂了。


A:我的理解是,管子大小变了,管子结构改变,内部的损耗环路也会发生改变。比如MOS中一部分漏极信号会通过每个Finger的cdb进入Bulk,在Bulk的分布电阻中损耗一部分才到Bulk金属电极,管子的Finger和W改变都会影响信号一路走过去穿过的电阻阻值,进而影响了损耗。而通过改管子并联数,来等效放大管子,就没有影响管子结构,Gmax在前仿真阶段就不变了。


A:是的,但先得保证,你的电流密度,和电感要相应变化。


Q:感谢大家解惑

13

源极RLC网络的作用是什么?


Q:请教一下大家,BJT发射极加负反馈电感我能理解稳定性和增益考量,像这种还加RLC回路的作用是?


A:Source上一般都是稳定性。尤其有电感。


Q:我不理解他下面的电容和电阻,电感为了稳定性牺牲一部分增益这个理解。


A:要这个是负压吗?自偏置给负压吧,你的栅极是直接电感到底?


Q:不是,正压,我只是截了一部分图。


A:这个Vg=-0.9v啥意思呢?


Q:没仔细看,那应该是负压,这个与我的问题关系不大吧?


A:我就是好奇这个vg啥意思。没别的意思,没用过hemt。


Q:我是看到人家的设计图,有点不太理解所以请教一下。


A:可能是为了让高频和低频引入的反馈量不同吧。看着像是让低频引入的负反馈更深一些。


A:这是负压管子。通过栅极chock接地让栅压等于0,然后电阻垫在源极产生压差,让源极电压等于-Vgs,电容提供射频接地,这样相当于源极没反馈,这种管子的Vgs一般是-0.几V。



Q:就是提供负压偏置对吧?


A:是。


14

Kdelta满足稳定性要求,也可能会自激吗?


Q:家人们,关于自激的问题,即使是K、delta满足绝对稳定的要求,也可能会自激嘛?


A:不会,不然为什么叫绝对稳定。


Q:我没太明白 ,现在我遇到一个问题,仿真结果稳定性都满足绝对稳定的要求,但是还是自激。


A:你是怎么个自激情况?


Q:我人都傻了。


A:在哪里自激呢?


Q:K最小值在44,低频2.8G自激。


A:你怎么知道自激,看着图应该不会自激呀。


A:你的自激是咋自激,实测还是仿真?


Q:因为我测试自激,这个仿真


A:测试那就是另一码事了。。


Q:啥意思?


A:测试有太多不确定因素了,你看看测试的 参数和仿真的对得上吗?


Q:增益低了10dB,单独测试自激的。


A:仿真仿不出来所有情况,而且加工和设计会有偏差,有的地方如果敏感,差一点可能就没了。


Q:不加激励,2.8G有频谱分量最高。


A:哦哦,专门测试自激的吗?


Q:就是不加激励,看频谱嘛,我猜测可能是工艺角的问题,这也太难受了,这个稳定性仿真把控不住嘛。


A:搞射频不就是永远在排查问题嘛。


Q:经验之谈啊


A:给我的感觉是kf并不是一个比较好的稳定性参数。


kf越大并不表明电路越稳定 Cadence里面有个b1f 大于0就是稳定的 这个是越大越稳定 可以看一下它在你自激的频率是不是很接近0


Q:好的,我试一试。


A:这个连小信号都差这么远。还是检查实际的装片吧。


Q:可能就是因为自激才出现对不上吧。


A:因为装片或者打线,把阻抗拉偏了,导致稳定性下降吧。


A:你要说自激影响,你仿真又看不出问题。


Q:有这种可能。


A:那这个问题不就无解了。


A:有加稳定性网络吗?


Q:我稳定性仿真远远满足要求,就没必要加了嘛,通过仿真k、delta在设计前期,不能把控这个自激问题嘛?


A:至少不会接个直流就自激。


A:你的模型和实测对得上就没问题。


A:大家都很关心稳定性问题啊。


Q:一自激,就真的寄了。


A:它这个如果只是前仿真自激的,在后仿或者电磁场仿真的阶段的话,考虑上寄生电阻效应,是不是自激的问题可能就不存在了?


Q:整体版图仿真结果 。


A:工艺角偏差确实会影响,或者整版提取的一些简化造成了sp不准。比如有些栅极和漏极vdd的一些退耦电容是可能引入不好的反馈回路,造成自激,如果抽版图简化了关键退耦,可能就仿不出来了。另外,理论上讲,稳定性系数没问题,你搭建的电路的小信号应该是稳定的,(如果差分端口的话,差模共模稳定性都得看)。然后,中间级自激,也会在输出产生杂波并且吃增益,这种情况不知道sp的稳定性系数能不能看出来。


Q:非常感谢大佬的指导。差模与共模的稳定性怎么仿真呢?仿真相位裕度嘛?


A:这个没啥特别的,就是现在很多电路都是差分的,仿真的时候习惯用理想巴伦转单端接port看sp,这种仿出来就只有差模性能了,稳定性也只能体现差模的。就需要中心抽头加port额外仿一下共模稳定性。不过纯单端电路就不涉及这种区分仿真。


Q:好的,明白了非常感谢


15

LNA S11大于0是什么原因导致的?


Q:请问做LNA的时候 S11大于0引起的自激是什么原因导致的?


A:诸多原因,和你用啥结构也有关系,但归根到底个人认为还是cgd的影响。


Q:那有什么办法可以改善稳定性呢?


A:在Source接传输线。不过你确定你测量校准没问题吗?你测量的k和u都是多少呢?或者电感也可以,不过低频快速测试的话找段传输线更好找。我碰到的S11>0都是校准有问题。


16

HBT PA偏置电路的理解


Q:能问一下这HBT1和HBT2的作用怎么理解吗?


A:这个管1和管3对管设计,管子3的基射电压不变,所以将管子1的基射电压钳住,无论常温还是高温,基射电压不变,管子2和管子3的当做二极管看,电流通过调节R实现。


PA高温时基射电压会变,偏置点会漂移,导致大功率下的增益和线性度会变差,这样钳住可以减缓。


Q:这个管2和管3当成二极管看,有点没太理解


A:就是13管子的vbe想同,所以3管子的电流取决于1,1管子的电流又取决于2管子的基级电压与vb的差。2管子的基级电压可以认为是确定的就是2倍的vbe,一般功放不这么用。这是个电流镜,电流镜偏置在大功率下缺点很明显。


Q:谢谢解惑


17

Loadpull的去嵌入应该如何来做?

Q:求助大佬们有没有做过Load pull的去嵌入?Texture该怎么处理呀?


A:夹具去嵌?


Q:算是吧,想去掉Pad。


A:TRL


Q:好滴,我去试试。


18

如何仿真差模稳定性?


Q:您好,请问一下,差模稳定性,这样仿真可以嘛?输入单端,输出是差分,变压器是匹配电路,在抽头处加了隔直电容,设置Port2,50Ohm.

A:输出加个理想巴伦,用一个port看👀


Q:加理想balun,看的不就是差模嘛?你说的是ADS四端口Balun嘛?


A:对,加在你的输出变压器后面。


Q:哦哦好的,多谢老哥。

以上就是本期全部问答内容了,这期中的问答哪个是您心目中最精彩的呢?欢迎投票,我们将对精彩问答送上纪念品一份:


针对以上问答您有不同的见解吗?欢迎在下方留言区说一说哟~



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