关于功放管自激的总结

Posted 2021-05-20 豆豆学习精

引言

功放自激问题问题是每一个射频功放设计师在仿真、研发、测试过程中无法避免面对的一个情况。笔者在设计驱动级PA的时候曾遇到过这个问题，选用的管子模型是MACOM公司的NPTB0004A，在利用ADS进行仿真的时候，稳定性系数很好，且由于管子的工作范围是DC-6GHZ，所以在设计的时候我设计了全频段稳定。但是在测试过程中，仍旧烧坏了三个管子，最后也没有调试出来，最后换了管子MW6S0010N，管子也烧了一次，之后工作运行良好，针对出现自激的情况，事后我分析了一下我出现自激的原因，并归纳了一些别的文章或者论坛中讲到的关于自激的知识。
具体的功放测试过程在我的另一篇博客中有写：功放测试过程

笔者出现自激的现象原因分析

管子烧坏：
通常测试的时候第一步就是验证我们的静态工作点和稳定性，然而我采用NPTB0004N管子设计的时候，由于是GaN的管子，最开始没有注意他的上电顺序，导致管子烧毁，然后换了管子按正确的方式上电后，在输入端不加激励分别接开路、短路、50欧姆负载时，调整栅极电压来确定静态工作点电流和稳定性。但是在栅压升高到某一数值后，静态电流突然跳变，且在频谱仪上出现了明显的震荡信号，也就是无输入有输出，很明显出现了自激现象。由于我们断电不及时，管子直接发烫，漏级电压直接变得很小怎么调节电流都没变化，这时候管子已经烧坏了，还是比较可惜的。在管子烧坏后，我先检查了我的电路，用电表测了各个节点，看看有没有短路电容和虚焊的电容，检查无误，又换管子，结果还是一样。
分析原因：
1、源级接地不好，第一次设计没有给晶体管开槽，直接在板子上打孔做地，导致源级接地也不好，散热也不好；
2、上电顺序，应该先栅后漏
3、隔直电容虚焊
4、滤波电容太少

常见的自激现象出现的原因及解决办法

1、接地不良好，这个在设计初就必须要考虑的问题，可以采取增加接地面积或与外壳之间的连接；

2、供给的直流电源滤波不够，造成了其不够干净，此时需要再增加滤波措施；

3、射频信号耦合到了直流电压上，可以在低频线上套磁环，低频线和射频线尽量远离或改变它们的走向；

4、各个放大器之间在某些频率点上失配严重，导致了射频信号的来回反射，这种情况就需要对电路进行重新调整或适当增加匹配之间的隔离。

5、散热不良，随着温度的升高，功放管的内部性能变差造成不稳定。这种情况需要加强散热

6、寄生参数原因造成的功放自激，比如盖上整机外壳之后因为引入寄生参数导致的自激。这种情况需要重新考虑输入输出电路的形式，避免在引入寄生参数以后特性发生严重变形