基因模型的GaN Pa设计基础：内部电阻 - 电气（I-V）波形的定义及其必要性

这是系列博文的第3.篇文章，主要讨论氮化镓HEMT非非模型模型对快速高度实现功率放大大器材（PA）设计的重要性。

在简单的线性射频/微波微波大器材设计中，您可以使用单位个差年代遇数码来设计匹配网站，例如，在一个个窄上实现最大增益，或者在带宽上获得平等增益。

I-V.曲线与I-V.波形：有不错？

在典型.氮化镓HEMT放大器应用中,源是接地的,射频输入信号应用于整个栅极-源极终端。漏极与负载连接,负载阻抗决定了当RF-AC输入信号在最小和最大峰值之间来回摆动时,负载线路来回移动的轨迹。

在本系列前几篇博文中，我们介绍了关于我- V曲线和负载线路的基础知识,但还有另一种分析设备的非线性行为的方法,即查看设备的电流-电压波形- 也就是电气和电影与与图，如下的2 ghz输入rf信号图所示。

i-v波形和和i-v曲线显示不锈钢的信息。为什么展示这种不错，我们利用Keysight广告和Modelithics Qorvo甘库模型（使用于90 w，48 v的qorvo gan繁体管QPD0060）创建了以下示例。（这里，我们假设是正弦信号。）

• 左图显示我- V电流和电压波形与时间的关系,其中AB类偏置V_ds= 48 V, V_gs= -2.5 v（对应右图中的标记m2）。

• 右图显示V_gs为4.5 V至0 V时的时候我- V曲线（红色，基于V_gs的我_ds与V_ds参数相关）-。右侧的蓝色曲线称为动态负载线，表示信号完成整个正弦波周期时，漏极一侧的电流生成器的动态电流-电压轨迹。

I-V.波形和功率放大器工作类型

在功率放大器设计中，“类”型用来。〖主要包括〗信号动弹至功率水平时，体体管的偏置条件和工作模式。

如下图所示，这些模式分别对应一个类、AB类和B类功率放大器在标记平方米、m3和m4所示的静态电压-电流点时的晶体管偏置。

您也可以从I-V.下图显示在......下面2 Ghz基于下面一个类，AB类，B类和C类的内部I-V.波形仿真结果。采用Keysight广告和适用于QPD0060的Modelithics Qorvo甘库模型来实施仿真。

设计技巧：阅读这篇博客文章的末尾部分，了解以下波形所使用的广告管理图。

我们来到一下这些内部我- V波形的预期值和细微差别。

• 一个类：我们预期电流和电压本质上都是正弦波形，此时信号电平达到电流或电压波形（或者两者）均在我- V“足球场”局限区域内的边缘出现削波时的点。这与上图所示的波形是一致的，电流和电压波形都是正弦曲线。由于电流在正弦波周期的整个360-度范围内导电（非零），一个类有时被描述为具有360度的“导通角”。
• B类：对于非削波信号，我们预计电压波形是完整的正弦波，电流波形是半整流的正弦波。对于B类，为在夹断电脑位置会，我们预计电视在正弦波的半个个个个个个个个都都e为之，或者或者电。因此，B类的导通话为180.度。从上图中，我们可以看出电流呈现半正弦曲线，在半个周期内的0一个位置削波。在电压波形中可以看到一些非正弦失真。
• AB类：这种偏置正好设置在夹断点以上，所以电流在电压的超过一半正弦波周期内都导电。对于AB类，导通角介于180.度和360度之间。仿真AB类波形显示为失真极小的正弦电压和半正弦电流。可以看出，电流在超过半个周期内都导电。
• C类：偏置正好设置在夹断点以下，所以电流在不到一半的电压正弦波周期内导电。对于C类，导通角小于180.度。此类型一般用在doherty.放大器峰值一般的设备中。从仿真波形中可看出，电视的镜头电解明显不夹一般正式波寿期，电气出现失真，并且在摆幅的低压低压分。

功率放大器的其他两个工作类型是F类和J类，它们适使用于更高度的工作次，这些模式以实现更高度为主要目标：

• F类：电压实际上通过在适当的相位和振幅中反映第三次谐波，借此按平方计算，使电流/电气重叠进一步最小了。在......该制备在B类偏置点上偏置，且且网站中间使用了谐波调谐。如果致理性得当，可致得当(PAE)的功率放大器材设计。

内部端口：	外部端口：
按照给定的偏置、匹配和射频功率水平条件，构建期望的波形行为。	按照给定的偏置、匹配和射频功率水平条件，构建期望的波形行为。
设备模型的任何寄生部件（例如，布局和封装效果）都被认为是外部网络的一部分。	仿真中包含了设备模型的寄生部分。
可以相当准确地反映射频信号电气和电气的行为。	与各种巴勒斯坦权力机构类的预期行为相比，结果是波形失真。
受我- V曲线限值的限制。．	仿真的动态负载线路行为将不合会继续受我- V曲线的限制（参见下方的下一个图表）。
如果处理得当，将会得到预期的、近乎理想化的基本和高级巴勒斯坦权力机构类波形的行为	外部波形稳定扩展至我- V“足球场”的“界”外区域。
可以使用内部波形来优化功率放大器的性能,这是“波形工程”设计方法的一部分(本篇博文稍后会详细讲述)。	外部波形很难在波形工程中间使用。

为了进一步说明内部和外部端口之间的差异，下图采用仿真氮化镓HEMT模型的一个较小的设备“格式来传播动词〗线上图示例，显示了当当信号完整周了当信号完整周了当当信号完整个周的运动时，内部（红色）和外面（蓝色）射频电流-电压波形的轨迹。请注意外部严重期我- V曲线的极限的，以及由于外部寄生效应而导致负电流波动。

下图以F类放大器设计为例，重点说明了内部和外部我- V波形之间的差异：

• 在这个例子中，我的用途了倪阿尔设计环境，以及在以前的巴勒斯坦权力机构类示例中使用的相同QPD0060 GaN.设备模型。
• 然后我调谐调谐了第第谐谐负载条件，使使“按平方人计算”内部电阻波形，由此产出了图片的F类的波形。
• 从I-V.波形的角度来看，这个示例表明，内部波形遵循了正弦输入信号的预期趋势，获得了合理偏置且匹配的功率放大器-但外部波形却没有。
• 右下方的图清楚表明，外部波形因封装设备的寄生电容和电感而扭曲失真。

设计技巧：阅读这篇博客文章的末尾部分，了解以下波形所使用的倪阿尔管理图。

采用“波形工程”,对F类功率放大器设计示例进行微调

但是，如果您的内部波形不能反映您的工作类型所需的我- V波形呢？可进行谐波调谐。

没有的Modelithics Qorvo甘库模型都允许电视设计人们在调整或优化负载匹配电脑时监测内部电阻和电池波形，直到获得所需的。有时候称所需的。“波形工程”法。

为了演示这种波形工程概念，下一张图显示了进行谐波调谐前后对内部我- VF类初始波形图相比，我调整了基本负载阻抗，将效率优化到71.5%。比较底部的两个图时，注意以下几点：

• 在调整了第三谐波和“按平方计算电压”之后,效率提高了9％，达到80.5%。
• 效率得到提高的时钟，已达到的功率电平(34.9 dBm)并未发生变化。

设计技巧：阅读这篇博客文章的末尾部分，了解以下波形所使用的倪阿尔管理图。

总而言之：进行内部节点仿真有助于高度实现甘功率放大器设计

总之，外部波形对设计没有用处，因为它们不受我- V铁线限制的约束-正是/电压的限制决定了设备在给定的偏置/电影/匹配条件下的功率性能。

深入了解：J类功率放大器设计的相关视频教程和可下载工作区

需要结构包含包含访问电阻-电流端口的模型，例如Modelithics Qorvo甘库中的模型，以便让设计人员能够化高效率类型（例如F类和其他高级巴勒斯坦权力机构工作八）（包括E类、J类和逆F类）的I-V.波形，设计人员会利用这些类型来满足当今富有挑战性的设计对复杂线性度和效率的规格要求。

您可以观看Keysight的马特Ozalas在YouTube上发布的指导视频，通过其中的示例了解如何在J类放大器设计中使用内部波形。本教程中还包括一个可以下载的交互式Keysight广告工作区。下图是一张截屏，显示的是镭的J类示例的结果，在示例中，Qorvo.TGF2952甘晶体管采用了暗示学者模型。

在本系列接下来，我们将讨论如何使使用模型来仿真年代参数，并探讨成功设计rf pa.所需要的电气稳定性。

一个、B、AB和C类基因功率放大器件的我- V波形：下图显示仿真4种基本功率放大器的我- V波形的原理图，其中的条件是针对C类设置。这些这些使用Keysight广告和适用于QPD0060的Modelithics Qorvo甘库模型来实施。

谐波调谐用于描述F类设计的波形工程：下图显示在扫频输入功率和2 Ghz基本频率下，用于仿真内部和外部波形，以及功率和效率的原理图。这些仿真采用倪阿尔和适用于QPD0060的Modelithics Qorvo甘库模型来实施。