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查看: 12979|回复: 19

[求助] 关于射频开关(SPST)的仿真和理解

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发表于 2017-8-26 20:09:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

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学生一枚,最近在调研SOI射频开关(SPST),现在对于各项概念能够理解,苦于无法得到仿真的方法,包括对于Ron、Coff这些的仿真手段不甚清楚,S参数转为Z参数之后发现数据有些离谱,想请问大家一些仿真的问题,已经查阅了国内外大量资料,但是对于手段的描述基本没有,希望大家能够帮助我,急求~~必要时可以有偿咨询。
 楼主| 发表于 2017-11-1 18:53:28 | 显示全部楼层
求助了~~
发表于 2017-11-7 21:06:07 | 显示全部楼层




    Ron/Coff用SP仿真,先别急着仿你的开关,而是用个理想的电容/电阻(开关的简化模型)仿个SP,检查一下你的计算电容/电阻的公式对不对。还要注意单个port的SP参数转成Z参数直接分解实部虚部计算电容/电阻,两个port的sp参数则要先转换成单口z参数,转换公式网上找。

Ron/Coff参数更多用于design过程之中,并不会直接拿来量化开关的性能。量化rf开关需要评估如下指标(随便找个开关datasheet参考):1)差损IL/隔离ISO/线性度IP3 (用SP/HB仿真); 2)能处理的最大信号功率(这个指标直接决定了开关的结构/串联级数/面积成本,用HB/Tran仿真); 3)开关时间(主要由负压偏置建立时间限制,用Tran仿真); 4)静态电流(DC/Tran); 5) ESD能力(不好仿真)。。。。找个datasheet看吧。

希望对你有用。
 楼主| 发表于 2017-11-26 16:49:57 | 显示全部楼层
回复 3# scpuke

首先谢谢您的回复,我想再次请教您一些问题:1)负偏压结构确实能极大提高线性度,但是负偏压的结构会引入电荷泵等,您觉得有必要为了高线性牺牲转换时间么?同时对于设计该种电荷泵有什么想法?
2)我目前不采用负压结构单纯串并联,给其中一个port端用大信号的正弦,tran观察输出端,指标是10ns,33dBm,我想请问这样的指标适合用负压么?我目前用的最简单的串并结构,在Rg、Rds、Rb的参数上做文章,达到35dBm,140ns的转换时间,在瓶颈期,若是想追求很小的转换时间,势必要减小Rg和W,想请问您有何建议?
3)我也看过了许多的文章,有相对负压结构,绝对负压结构,还有普通结构,若您有联系方式或者qq,能有一次沟通再好不过,我的qq是1135377605,学生党非常期待您的回复,谢谢您~~
发表于 2017-11-27 12:21:27 | 显示全部楼层
回复 4# jincong


    1, 负压电荷泵,从上电到建立负压,可能需要~10us的时间。但是这个负压可以用个大电容一直保持,维持负压的电流大概几个uA到几十个uA就够了。后面的开关切换时间,也是<1us的,快的200ns也没问题(受Rg/总W等限制)。
    2, 要做33dBm的开关,负压不可缺少。10ns的转换时间怎么确定这个spec要求的? 印象中<1us就OK,~200ns就是一个不错的值。建议你收集一些开关datasheet,用excel把主要指标列出来对比,看大家主流的spec是什么样子的。  33dBm情况下,你需要负压减少级数,否则面积太大了(IL也会是问题),Rg减小确实能加快切换,不过10ns的spec你先确认一下吧。。。
   3, 大概3年前做过soi的开关,细节好多不记得了。给几个负压资料供参考。

Charge Pump Circuits - An Overview on Design Strategies and Topologies.pdf

3.09 MB, 下载次数: 226 , 下载积分: 资产 -2 信元, 下载支出 2 信元

Charge_Pump_Design.pdf

1000.18 KB, 下载次数: 204 , 下载积分: 资产 -2 信元, 下载支出 2 信元

Negative charge-pump based antenna switch controller using 0.18um SOI CMOS technology.pdf

381.82 KB, 下载次数: 224 , 下载积分: 资产 -2 信元, 下载支出 2 信元

PMOS-based Integrated Charge Pumps with Extended Voltage Range in Standard CMOS Technology.pdf

9.11 MB, 下载次数: 189 , 下载积分: 资产 -4 信元, 下载支出 4 信元

Switched positive-negative charge pump design using standard CMOS transistors.pdf

607.72 KB, 下载次数: 209 , 下载积分: 资产 -2 信元, 下载支出 2 信元

 楼主| 发表于 2017-11-27 14:48:16 | 显示全部楼层
回复 5# scpuke
哇,真的先谢谢你的回复,论文我都下载了,会一一去看的,首先回答您的几点:1)关于10ns的spec,应该是对方看了peregrine,ADI公司的产品,具体是ADG936-R,它的切换时间都在10ns级;
2)33dBm的指标我用了10个1mm的管子串并联堆叠就能够实现了,高出指标2.5dBm,用的hb仿真,切换时间我用的还是tran的给了正弦大信号,看输出态的波形上升时间;尽管管子个数用的比较多,但是能达到指标,所以对于只能用负压来实现觉得很奇怪,理论上来说我用0和2.5V能实现的话转换时间就可以挺小的,所以是我前仿不可信么?
另外我还有一个关于负压的问题(困扰我许久):
诚然,负压能够增加线性度,还可以减少很多管子和管子尺寸,但是您说了这是产生恒定的负压,该负压直接给开关提供偏置,线性度就能仿,但是涉及到转换时间的仿真时,我需要给的是一个切换的控制信号的脉冲,而负压产生的是一个恒定脉冲,这样不能进行高低脉冲间的转换,所以最终的切换时间=两部分相加么?先去看建立负压的时间,这个时间再加上我给纯核心开关模块一个理想控制方波(-2.5-2.5)来看他的转换时间,最后两者相加么?
最后,万分期待您的回复。
 楼主| 发表于 2017-11-27 14:49:23 | 显示全部楼层
同时也想问问您,做射频开关在目前市场有前途么?
 楼主| 发表于 2017-11-27 14:55:52 | 显示全部楼层
特别想加您的联系方式。。
发表于 2017-11-29 12:02:20 | 显示全部楼层
回复 6# jincong


    33dBm用负压减小级数。公司做和学校做的主要区别就在这里:学校做不考虑芯片成本(die面积)。
    关于负压的问题: 负压源是一个恒定的电平(例如-2.5V)。而外部控制开关切换的pulse是0/1.8V的电平。控制电平不能直接加到Rg上,而是插入level shifter电路,把0/1.8V转换成-2.5V/2.5V。  level shifter转换的时间加上Rg上电平settle的时间,就是总的开关切换时间。
   RF开关是天线口上最基本的器件,手机4G上需求很大,这个领域国内做的最好的就是卓胜微,国外最强的是skyworks/qorvo。但作为学生,关注的重点不应该是市场热点,而应该是把事情做好,做一个模块就吃透它,做出该领域的主流甚至最顶尖的性能来。你能做好一个模块,就代表你的做事方法正确,你就能做好其它模块。
 楼主| 发表于 2017-11-29 15:56:59 | 显示全部楼层
回复 9# scpuke 受教了,我还是踏实点学好这个模块再说,关于这个模块中如果遇到阶段性的瓶颈,我会思考过后再在这个帖子向您请教,您说的态度问题我反省了,努力学好了再说,谢谢您。
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