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2011年11月 9日 (水)

電源電圧とパワー・負荷抵抗のはなし

電源電圧とパワー・負荷抵抗とは
 高周波パワーアンプの電力増幅段はデバイスによって出力が決まりますが、電源電圧やゲートバイアスによって電流を変化させた場合、デバイスの動作インピーダンスはどうなるのかを考えてみます。
ハード的にはVandw_2
 理想的に動作した場合を考えると、図のように高周波信号は0VとVddの間をフルスイングする場合です。この時の実効電圧 E を求めるとをVddを2 で割った√値になります。これはP-PとRMSのはなしで説明してありますが、商用交流電圧 100V は実効値で表現されているのが、片側ピーク値では√2倍の141Vあることはダイオードで半波整流したとき出てくる電圧を見ても明確です。このようにデバイスがある高周波出力をしている時は内部の動作インピーダンスRはどれくらいかを概算することが出来ます。この実効電圧 E から出力を計算するには E を二乗してRで割ればいいので、その式を変換すると R は Vddを二乗した値を 2P で割った値となります。
 Ga-HEMT で Vdd = 50V P = 25W の場合に計算してみると、50Ω となります。
ソフト的には
 この計算は実際にデバイスが動作している電流値というよりは、マッチングが正しく行われた時のデバイスの負荷をどう設計するかの概略を検討するのに有効です。感覚的に GaAsのデバイスで 12V での25W時は 2.88Ω 程度になっていることに比べ、電源電圧の高い GaN では 50V時には 50Ω 程度なので、新しいデバイスの実験でも、シングルエンドで結構50Ωとマッチングが取れそうだな... 50W なら25Ωなのでバランでプッシュプルにするか..などおおまかに検討できますね。 


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コメント

出力インピーダンスが極端に低い12V LD-MOSですと、
Qの高い部分が発生するので広帯域設計は難しいです。
耐圧の高い 28V系で プッシュプルにすると多少は楽になりますが、
50V系で使用出来る GaNは更に有利になるでしょうね。

入力インピーダンスのマッチングセクションが気になります。

11月末のマイクロウエーブ展で情報を集めてみます。
リチャードソン 辺りですか?

投稿: Maeda | 2011年11月12日 (土) 13時36分

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