[发明专利]高效率开关类功率放大器的晶体管建模方法

摘要

本发明提供了一种高效率开关类功率放大器的晶体管建模方法，其包括：根据晶体管的类型选取等效电路拓扑；对晶体管进行冷场测试以及在不同偏置点条件下进行热场测试，提取外部寄生参数和本征参数；根据本征参数和外部寄生参数建立小信号等效电路模型，并获取栅极电量随栅源电压的变化关系；选取栅极电量对栅源电压的三阶导数建立电量经验模型；对晶体管进行直流电流电压测试，选取漏极电流对栅源电压的三阶导数建立电流经验模型；对晶体管进行负载牵引测试获得测试数据，由小信号等效电路模型、电量经验模型和电流经验模型得到非线性模型，并进行电路仿真模拟获得仿真数据，确定两者吻合程度。本发明能够直接对晶体管的电量和电流的高阶导数分量进行拟合。

主权项

1.一种高效率开关类功率放大器的晶体管建模方法，其特征在于，包括：S1：根据晶体管的类型选取等效电路拓扑；S2：对所述晶体管进行冷场测试以及在不同偏置点条件下进行热场测试，根据冷场测试结果和热场测试结果提取晶体管的外部寄生参数和本征参数；S3：根据所述本征参数和外部寄生参数建立晶体管的小信号等效电路模型，并从所述本征参数中获取栅极电量随栅源电压的变化关系；S4：将所述栅极电量对栅源电压进行高阶求导，选取所述栅极电量对栅源电压的三阶导数建立电量经验模型；其中，选取栅极电量Cg对栅源电压Vgs的三阶导数建立电量经验模型；其中，g、s、d分别表示栅极、源极和漏极；根据栅极电量Cg随栅源电压Vgs变化的压缩特性，选取“sech”函数和“tanh”函数来描述栅极电量Cg对栅源电压Vgs的三阶导数随栅源电压Vgs的变化关系；栅极电量Cg对栅源电压Vgs的三阶导数的经验解析表达式如下：Cg3＝a1·tanh(a2·V1)·sech2(a2·V1)+b1·tanh(b2·V2)·sech2(b2·V1)    (1)V1＝Vgs‑VmaxV2＝Vgs‑VminVmax和Vmin分别表示栅极电量Cg的二阶导数的最大值和最小值点对应的栅源电压Vgs，a1、a2、b1、b2为拟合参数；通过对式(1)进行三次积分，即可以得到栅极电量Cg的表达式；S5：对所述晶体管进行直流电流电压测试，将测得的漏极电流对栅源电压进行高阶求导，并选取漏极电流对栅源电压的三阶导数建立电流经验模型；根据其晶体管跨导gm随Vgs变化的压缩特性，同样选取“sech”函数和“tanh”函数来描述漏极电流Ids对栅源电压Vgs的三阶导数随栅源电压Vgs的变化关系；漏极电流Ids对栅源电压Vgs的三阶导数的经验解析表达式如下：gm3＝gm3(Vgs)·tanh(a·Vds)·(1+γ·Vds)    (2)gm3(Vgs)＝m1·tanh(m2·Vp1)·sech2(m2·Vp1)+n1·tanh(n2·Vp2)·sech2(n2·Vp2)Vp1＝Vgs‑VmaxgVp2＝Vgs‑VmingVmaxg和Vming分别表示漏极电流Ids对栅源电压Vgs的二阶导数的最大值和最小值点对应的栅源电压Vgs，m1、m2、n1、n2为拟合参数；(1+γ·Vds)表示沟道长度调制效应的影响；通过对式(2)进行三次积分，即可以得到漏极电流Ids的表达式；S6：对所述晶体管进行负载牵引测试获得测试数据，由所述小信号等效电路模型、电量经验模型和电流经验模型得到晶体管的非线性模型，并进行电路仿真模拟获得仿真数据，确定所述仿真数据与所述测试数据的吻合程度。