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Gmax 和Gmsg的区别是什么

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
Cadence SP仿真中定义了各种功率增益,特别是Gmax、Gumx、Gmsg
spectreRF对这三个增益的定义如下

Gmax (maximum available gain) shows thetransducer power gain when there exists a
simultaneousconjugate match at both ports.


Gumx (maximum unilateral transducer power gain)
Gmsg (maximumstable gain) shows the gain that can be achieved by resistively loading the
two-port such thatk = 1 and then simultaneously conjugately matching the input and output
ports. Forconditionally stable two-ports, you can approach the maximum stable gain as you
reduce the inputand output mismatch. If you attempt a simultaneous conjugate match and
k < 1, thetwo-port will oscillate.
按照上述定义,Gmax与Gumx的差别在于是否考虑反相增益。如果反相增益很小,那么Gmax与Gumx差别就不大,这从仿真中可以印证


Gmax与Gmsg的差别在于是否考虑输入输出端口无条件稳定,如果无条件稳定,那么Gmax与Gmsg的差别也不大,但是我仿真发现即便端口无条件稳定,Gmax与Gmsg的差别还是蛮大的

这是为什么呢?

Gmax和Gumx理解正确。
Gmsg是要K=1不是K>1。你仿真会发现,如果k=1那么此点的Gmax和Gmsg基本是一样的。
至于Gmsg怎么让K=1的你可以自己研究研究。

多谢回复。现在我仿真发现,kf>1,0<B1f<1,但是 Gmax 和Gmsg差别好大啊。
难道说, Gmax 和Gmsg的差别还与Kf和B1f有关?我觉得不应该啊

说过了不是Kf>1 Gmax和Gmsg相近,而是需要Kf=1,Gmax和Gmsg相近。
对于Kf>1,你需要想办法让Kf=1,至于怎么让Kf=1,这一点我还不清楚。
貌似可以这样理解:Gmax是K和Y参数的函数,而Gmsg可以看成让
Gmax~(K,Y)函数中K=1所求出的值。

啊,多谢。怪我一开始没仔细看小编大大的回复。希望小编大大解答下边的问题啊
1、一般我们设计时都希望无条件稳定,也就是Kf>1,0<B1f<1,这样一来Gmax与Gmsg就会不一样, 如果按照上面的讨论,此时这个放大器所能达到的增益上限似乎就是Gmax了,对么?

2、我看到过一篇文章http://www.ece.ucsb.edu/~long/ece145a/ampdesign.pdf,第27页。这篇文章说,如果无条件稳定,那么增益的上限就是Gmax;如果是条件稳定,那么增益上线就是Gmsg,然后先是稳定电路,最后再通过Gmax看可能达到的增益上限。

既然都是先实现无条件稳定(Kf>1,0<B1f<1),是不是说Gmsg大于Gmax还是小于Gmax就没意义了?

因为Gmsg的解释是:Gmsg (maximum stable gain)shows the gain that can be achieved by resistively loading the two-port such that k = 1and then simultaneously conjugately matching the input and output
ports. For conditionally stable two-ports, youcan approach the maximum stable gain as you
reduce the input and output mismatch. If you attempt asimultaneous conjugate match and
k< 1, the two-port will oscillate.

也就是说,K<1,减小两个端口的失配(即让两个端口共轭匹配),增益尽管会逐渐达到Gmsg,但随着两个端口越来越共轭匹配,端口就会出现震荡,对么?

3、不管是否无条件稳定,一般Gmsg比Gmax大还是小?我遇到的情况好像都是Gmsg>Gmax。

如果端口不是无条件稳定,换句话说可能不稳定,那这时候就不能做无反射传输,否则会起振,大概要让多余的能量反射掉,这样才能振不起来。
请问kf小于1时该怎么设计端口阻抗或者说是匹配呢

Gmsg>Gmax...你可以理解为通过可以牺牲稳定性换取更大的功率增益...
如果你是k>1无条件稳定,说明功率其实上还有机会再增加,
但必须更改二端口网络的特性使得k越来越趋向于1, 如果只靠改变Zs和ZL是没有机会达到Gmsg的

这个我也没有总结过太多的好方法,一般我在源级加入寄生电感后就会变得稳定了。
很幸运,没怎么遇到过其他设计参数都很好,但就是出现潜在不稳定的情况

好的,我明白你的意思了。多谢

大侠我想问一下当kf小于1时怎么设计端口阻抗以保证放大器增益比较大,显然这时双向共轭匹配是不能用的。
kf小于1表示潜在不稳定,当端口接特定负载会起振,这种状态怎么利用。

没加匹配电路时kf<1,有可能加了匹配电路后kf就>1了
或者说你的匹配电路把原网络看到的Zs(ZL)的范围变小了,有可能进入稳定圆内

kf<1时我可以通过在端口故意引入失配使得kf>1,这样确实模块可以继续使用。但我看一本讲MMIC的书是这样说的:
【晶体管有条件稳定时在输入输出端不能同时共轭匹配,因为会振荡。通过在输入端和输出端故意失配,也能设计出一个可用的放大器、但这类放大器不是一个很有用的器件,因为失配会导致增益波动,当端接不是50欧时,放大器仍可能振荡,因此餐区措施稳定器件是必要的。】
导致波动是什么意思?仍可能振荡?
【例如一个中间级可能K<1,在其之前的一级可能为其提供一个落入不稳定区的阻抗。因此存在着无法从整体二端口S参数判断出中间级振荡的可能性。】
我觉得她这个观点更多是板级设计时的说法,由于此时接什么源和负载时未知的,所以需要k<1。如果做RFIC或MMIC,所接源和负载是比较确定的,或者离真正的外部接口隔了好几个模块,是不是只要整体k<1就可以了,不要太管拆分后的单个模块稳定性?
(但是好像也听说阻抗变化都是有意外发生的可能性,因此最好还是保证kf<1?)

你的理解是正确的,RFIC或者MMIC的chip里的前级输出阻抗或后级负载还是比较确定的,关键是off chip的源和负载变化比较大。

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