كيفية تحسين معلمات السعة من الثنائيات في اتصال RF؟

1 ، تحليل خصائص سعة الصمام الثنائي
(1) تكوين المكثف والاستجابة للتردد
The capacitance of a diode is composed of barrier capacitance (CB) and diffusion capacitance (CD). When conducting forward, CD dominates and its value increases with the increase of current; When the reverse cutoff occurs, CB dominates. In high-frequency scenarios, the equivalent capacitance of the diode can reach 5-15pF (frequency>100MHz) ، والتي قد تؤدي إلى فشل وحدة RF. على سبيل المثال ، شهدت وحدة PA لمحطة قاعدة 5G معينة انخفاضًا بنسبة 2.3 ٪ في أداء EVM بسبب سعة الصمام الثنائي المفرطة. بعد تحسين معلمات السعة ، تم استعادة الأداء.
(2) خصائص الصمام الثنائي varactor
تختلف قيمة السعة لثنائي varactor مع جهد التحيز العكسي ، ويحدد منحنى السعة (C - v) نطاق التوليف والخطية. نسبة السعة من الصمام الثنائي varactor النموذجي هي 2 - 20. على سبيل المثال ، عندما يتغير جهد التحيز العكسي لنموذج معين من -2v إلى -20 فولت ، يمكن تقليل السعة من 30pf إلى 5pf ، ويمكن أن تصل نسبة varactor إلى 6. في تصميم مذبذب الجهد الذي يتحكم فيه الجهد (VCO) ، من الضروري تحديد نسبة varactor المناسبة على نطاق التنازل. على سبيل المثال ، بالنسبة للترددات التي تقل عن 600 ميجا هرتز ، تفضل نماذج القيمة المتوسطة مثل BBY52 ، بينما يتم النظر في الترددات بين 1-6 جيجا هرتز و SMV1405 و MA46H.
(3) خصائص دبوس الصمام الثنائي
عندما يتم تحيز الصمام الثنائي للأمام ، يزداد تركيز الناقل في طبقة I وينخفض ​​المقاومة ؛ عندما تكون متحيزة عكسية ، تزداد مقاومة طبقة I ، مما يؤدي إلى مقاومة عالية. ترتبط خصائص السعة ارتباطًا وثيقًا بعرض الطبقة I - وجهد التحيز. على سبيل المثال ، يحتوي الصمام الثنائي للدبوس على سعة 0.5pf في التحيز الصفري ، وعندما يزداد جهد التحيز العكسي إلى -10 فولت ، تنخفض السعة إلى 0.2pf. في تصميم مفتاح RF ، يجب تحديد الصمام الثنائي المناسب للثوب بناءً على متطلبات سرعة التبديل وعزلها.
2 ، استراتيجية التحسين لمعلمات المكثف
(1) تحسين اختيار المكون
تطبيقات التردد العالي: تفضل ثنائيات Schottky لروابط RF ، مع CB تصل إلى 0.5pf وسرعات التبديل حتى النانو ثانية. على سبيل المثال ، تستخدم دائرة ضبط هوائي الهواتف المحمولة الثنائيات Schottky لتحقيق معالجة فعالة لإشارات التردد العالية-.
سيناريو التحكم في الجهد: يتم تحقيق ضبط التردد باستخدام الثنائيات Varactor. على سبيل المثال ، تستخدم معدات المحطة الأساسية الثنائيات varactor مع نطاق السعة من 0.63-2.67pf (تباين الجهد العكسي 4V) وقيمة Q من 1000 في 900 ميجا هرتز لتلبية متطلبات الخطية العالية.
بيئة درجة الحرارة العالية: اختر Ultra - مقاومة سلسلة منخفضة (0.4 Ω) واستخدم مصغرة 0402 Diodes varactor. على سبيل المثال ، يستخدم نظام الاتصالات القمر الصناعي مثل هذه الثنائيات ، والتي لا تزال تبلغ قيمة Q 500 عند 2 جيجا هرتز ، مناسبة لبيئات العمل عالية درجة الحرارة- وبيئات عمل درجة الحرارة العالية -.
(2) تحسين تصميم الدائرة
Series Capacitor Design: في دوائر ضبط الصمام الثنائي في السعة المتغيرة ، يمكن أن تقلل المكثفات السلسلة من السعة الفعالة وتحسين دقة الضبط. على سبيل المثال ، في دائرة VCO معينة ، يتم توصيل مكثف 22pf في السلسلة ، مما يقلل من السعة الفعالة من الصمام الثنائي varactor ويحسن دقة تنظيم تردد التحكم في الجهد.
العودة إلى الخلفية: يتم توصيل ثنائيات varactor مرة أخرى - إلى - مرة أخرى لقمع تأثير إشارات RF على السعة. على سبيل المثال ، تستخدم دائرة الميكروفون اللاسلكي طريقة الاتصال هذه ، مما يزيد من سعة الصمام الثنائي مع تقليل سعة الصمام الثنائي الآخر ، مع الحفاظ على نسبة السعة الكلية ثابتة.
ضبط مجزأة: يتم تحقيق التحكم المقسم في نطاق التردد من خلال تبديل الثنائيات ، مما يقلل من ضغط الضبط على الثنائيات المتنوعة. على سبيل المثال ، تعتمد دائرة التذبذب التي تتم التحكم في الجهد من 40 إلى 70 ميجا هرتز طريقة تعديل مجزأة لتحقيق ضبط التردد الخشن والخشن.
(3) تحسين تعويض درجة الحرارة
تعويض التحديد: اختر الصمام الثنائي للسعة المتغير مع بني - في تعويض درجة الحرارة ، مثل نموذج MA46H202 ، الذي تتغير السعة أقل مع درجة الحرارة.
تعويض الدائرة: يتم إنشاء شبكة تعويض باستخدام الثرمستورات NTC ، والتي تعدل جهد التحيز وفقًا للتغيرات في درجة الحرارة للحفاظ على استقرار الكعك. على سبيل المثال ، يستخدم نظام رادار معين هذه الطريقة لجعل المكثف يتقلب أقل من 5 ٪ في حدود -40 درجة إلى 85 درجة.
3 ، اعتبارات التغليف والتخطيط
(1) اختيار التعبئة والتغليف
المعلمات الطفيلية المنخفضة: SOT - 23 يقلل التغليف من الحث الطفيلي بنسبة 30 ٪ مقارنةً بتغليف SOD-323 ، ويمكن أن تقلل تغليف رقائق الرقائق من السلسلة إلى 0.1NH. على سبيل المثال ، تقلل دائرة التردد العالي باستخدام الصمام الثنائي في عبوة رقاقة Flip الحث الطفيلي وتحسن سلامة الإشارة.
Miniaturization: 0402 العبوة مناسبة لبيئات عمل درجة الحرارة العالية - وبيئات عمل درجة الحرارة العالية-. على سبيل المثال ، يستخدم نظام رادار الموجة ملليمتر 0402 Diodes Varactor المعبأة لتلبية متطلبات المساحة والأداء.
(2) تحسين تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور
التأريض عبر: يجب ألا تتجاوز المسافة بين التأريض عبر ودبوس 0.3 ملم لتقليل مقاومة التأريض. على سبيل المثال ، قامت وحدة PA لمحطة قاعدة 5G معينة بتحسين مؤشر EVM من خلال تحسين تخطيط Fooling Vias.
مقاومة التوجيه: التحكم في مقاومة التوجيه لخط التحكم للحفاظ على 50 Ω ، مما يقلل من انعكاس الإشارة. على سبيل المثال ، تستخدم دائرة RF معينة خطوط microstrip مع التحكم في المقاومة 50 Ω ، مما يحسن تكامل الإشارة.
التدريع والعزلة: يتم استخدام الطائرات الأرضية التدريبية وتأريض الشبكة لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي. على سبيل المثال ، تعتمد وحدة الشحن اللاسلكية للهاتف المحمول معين هذه الطريقة لتحسين دقة التعديل التكيفي لتردد الرنين.
4 ، اختبار التحقق من صحة المعلمة
(1) اختبار معلمات المكثف
محلل شبكة Vector: استخدم محلل شبكة Vector لقياس معلمات S للثنائيات والحصول على قيم السعة الفعلية وقيم Q. على سبيل المثال ، يتحقق نظام اختيار معين ما إذا كان نطاق السعة وقيمة Q من الصمام الثنائي Varactor يفيون بمتطلبات التصميم عن طريق قياس المعلمة S.
اختبار درجة الحرارة: اختبر استقرار درجة حرارة المكثف في حدود -40 درجة إلى 125 درجة للتأكد من أنه لا يزال بإمكانه العمل بشكل طبيعي في البيئات القصوى. على سبيل المثال ، يخضع معدات صناعية معينة لاختبار درجة الحرارة للتحقق مما إذا كان تقلب السعة من الصمام الثنائي varactor هو ضمن النطاق المسموح به.
(2) التحقق من أداء الدائرة
التحقق من نطاق الضبط: تحقق مما إذا كان نطاق ضبط الصمام الثنائي Varactor يفي بمتطلبات التصميم من خلال اختبار الدائرة الفعلي. على سبيل المثال ، تتحقق دائرة VCO معينة مما إذا كان نطاق ضبط التردد الخاص به يغطي نطاق التردد المستهدف عن طريق ضبط جهد التحيز.
التحقق من الضوضاء والتشويه: قياس ضوضاء الطور والتشويه التوافقي للدائرة للتأكد من أن تحسين معلمات السعة في الصمام الثنائي لا يقدم ضوضاء أو تشويه إضافي. على سبيل المثال ، يتحقق نظام رادار معين ما إذا كان تحسين السعة في الصمام الثنائي Varactor يفي بمتطلبات النظام عن طريق قياس ضوضاء الطور.
https://www.trrsemicon.com/transistor/pnp {{2)