差分PA中共模稳定性仿真问题

1623663876 · 发表于 2021-1-22 20:09:42

假如设计一款两级功率放大器，差分共源结构，采用中和电容。输入端采用巴伦实现单端信号转化为差分信号；输出端采用巴伦实现差分信号转化为单端信号。在输入端口和输出端口分别加一个port进行sp仿真可以分析差模信号稳定性。可是如果想分析共模信号稳定性，应该如何分析呢？

bellona · 发表于 2021-1-23 14:15:52

有几个问题：
1. 多级放大器稳定性必须逐级验证，差模和共模都是这样
2. 看共模稳定性需要把输入输出巴伦断开。不改变偏置的情况下，把输入和输出差分端口分别短接，然后就可以当作单端放大器了
3. 看差模稳定性也最好把巴伦去掉，直接把输入输出port跨在差分端口上

1623663876 · 发表于 2021-1-23 21:57:38

bellona 发表于 2021-1-23 14:15
有几个问题：
1. 多级放大器稳定性必须逐级验证，差模和共模都是这样
2. 看共模稳定性需要把输入输出巴伦断 ...

您好。我理解您说的需要逐级看稳定性。那么单独分析某一级的稳定性时，其输入端的变压器和输出端的变压器该怎么处理？
我不是太明白您这里说看共模稳定性需要把输入输出巴伦断开验证。我的理解是输入巴伦和输出巴伦都应该是整个电路的一部分，如果断开了，这和真实电路是否就不同了？如果把输入输出巴伦断开了，那么输入级MOS管源端和输出级漏端分别需要怎么样给偏置和电源电压，是用理想电感吗？

同理，对于您说的第三点差模稳定性也需要把输入输出巴伦断开我也不是很理解？
希望您能帮我进一步解惑，十分感谢！

bellona · 发表于 2021-1-24 16:32:30

理想巴伦对共模信号是完全抑制的，否则差分输出端口会有幅度和相位不平衡。当然实际版图中总会有寄生元件导致共模信号耦合到输出端，例如通过初次级线圈之间的电容以及通过衬底耦合。
问题是这种共模抑制很难精确仿真，如果带着巴伦仿真放大器的共模稳定性，就相当于在放大器的输入输出串入了衰减量未知的衰减器，很难保证仿真的准确性。最稳妥的办法是只看放大器有源部分的共模稳定性。这个如果是稳定的，带上巴伦也一定是稳定的。可以用理想电感给输入输出做偏置，例如10uH的理想电感搭配10uF的理想电容搭的bias tee。根据需要可以调整一下电容电感值，太大的话跑SP仿真没问题，跑大信号的话可能会不收敛。

差模仿真最好也是去掉巴伦，理由类似，不能完全保证无源元件电磁仿真的准确性。如果不带巴伦是无条件稳定的，那么带上也一定是稳定的。当然这样可能存在过度设计的问题，有可能会损失一点增益。

1623663876 · 发表于 2021-1-24 22:37:47

bellona 发表于 2021-1-24 16:32
理想巴伦对共模信号是完全抑制的，否则差分输出端口会有幅度和相位不平衡。当然实际版图中总会有寄生元件导 ...

我理解的您的意思是首先分析有源器件，保证有源器件无条件稳定的情况下进行输入端巴伦和输出端巴伦的设计。那么当一个电路设计完成后，又该怎样仿真这个电路的整体稳定性呢？感谢您的回答。

bellona · 发表于 2021-1-25 09:23:34

你可以在你怀疑有问题的路径里插入sprobe检查该路径的稳定性。ADS里一直都有这个器件，IC617版本以后也都支持。
对于不放心的共模信号通路，可以串个100ohm量级的电阻，例如放大器的偏置点和变压器的中心抽头

jamesccp · 发表于 2021-1-25 17:06:03

bellona 发表于 2021-1-25 09:23
你可以在你怀疑有问题的路径里插入sprobe检查该路径的稳定性。ADS里一直都有这个器件，IC617版本以后也都支 ...

受教了，谢谢

1623663876 · 发表于 2021-1-25 19:51:22

bellona 发表于 2021-1-25 09:23
你可以在你怀疑有问题的路径里插入sprobe检查该路径的稳定性。ADS里一直都有这个器件，IC617版本以后也都支 ...

好的，十分感谢。

胭脂盗 · 发表于 2021-8-4 10:43:27

谢谢大神

清风徐徐来 · 发表于 2022-9-14 21:27:30

1623663876 发表于 2021-1-23 21:57
您好。我理解您说的需要逐级看稳定性。那么单独分析某一级的稳定性时，其输入端的变压器和输出端的变压器 ...

你好，请问你这个输入巴伦是怎么做输入匹配的

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