基于模型的GaN PA设计基础知识：内部I-V波形的定...（一）
基于模型的GaN PA设计基础知识：内部I-V波形的定义及其必要性
对于氮化镓(GaN) 功率放大器，设计师需要考虑非线性操作，包括RF 电流-电压(I‑V) 波形会发生的状况。优化非线性行为设计的一种方法就是仿真内部I-V 波形。本文将为您介绍：
· I-V 波形的定义
· 功率放大器工作类型
· 内部和外部I‑V 波形
· 功率放大器设计的“波形工程”方法
I-V 曲线与I-V 波形：有何不同？
在典型GaN HEMT 放大器应用中，源是接地的，RF 输入信号应用于整个栅极-源极终端。漏极与负载连接，负载阻抗决定了当RF-AC 输入信号在最小和最大峰值之间来回摆动时，负载线路来回移动的轨迹。
在之前的介绍中，我们了解了关于I‑V 曲线和负载线路的基础知识，但还有另一种分析设备的非线性行为的方法，即查看设备的I-V 波形--也就是电流和电压与时间的关系图，如下面的2 Ghz 输入RF 信号图所示。
I‑V 波形和I‑V 曲线显示不同的信息。为了展示这种不同，我们利用Keysight ADS 和Modelithics Qorvo GaN 库 模型（适用于90 W、48 V 的Qorvo GaN 晶体管QPD0060）创建了以下示例。
左图显示I‑V 电流和电压波形与时间的关系，其中AB 类偏置Vds = 48 V，Vgs = ‑2.5 V（对应右图中的标记m2）。
右图显示Vgs为4.5 V 至0 V 时的I‑V 曲线（红色，基于Vgs 的Ids 与Vds 参数关系）。右侧的蓝色曲线称为动态负载线，表示信号完成整个正弦波周期时，漏极一侧的电流生成器的动态电流-电压轨迹。
I-V 波形和功率放大器工作类型
在功率放大器设计中，“类型”用来描述放大器的设计方法。这主要包括输出信号驱动至预期功率水平时，晶体管的偏置条件和工作模式。如下图所示，这些模式分别对应A 类、AB 类和B 类功率放大器在标记m2、m3 和m4 所示的静态电压-电流点时的晶体管偏置。
您也可以从I-V 波形的角度来考虑这些操作类型。下图显示在2 Ghz 基频条件下A 类、AB 类、B 类和C 类的内部I-V 波形仿真结果。采用Keysight ADS 和适用于QPD0060 的Modelithics Qorvo GaN 库模型来实施这些仿真。
