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基于ADS的marx雪崩电路设计-设计实践(射频脉冲源)
设计一个ns级别的脉冲源,属于是半路转行的,虽然不了解具体原理但是也可以进行设计。具体的设计理论以及优化方法将在之后进行讨论.
参考文献:基于Marx电路的亚纳秒级脉冲源研制_张萌
前置教程(ADS的仿真方法):
ADS瞬时波形仿真-TRANSIENT仿真(以共射放大器为例)
工程链接:
https://download.csdn.net/download/weixin_44584198/88310607
1.器件选型与导入
参考文献— 基于Marx电路的亚纳秒级脉冲源研制—第四章(26页)
准则1:选择雪崩击穿电压(BVCEO)较高的雪崩三极管
原因1:这类管子在负阻区内二次击穿现象更明显
准则2:选择较大的共射电流放大系数 β
原因2:看到 β0 越大,BVCBO 与 BVCEO 的差值就越大,而BVCBO 与 BVCEO 的差值即为雪崩区域宽度,一般我们选择雪崩区域(BVCBO—BVCEO)较宽的雪崩三极管
准则3:采用特征频率 fT 较高的雪崩三极管
原因3:输出脉冲波形的上升沿随着特征频率增大而变快,这个值越大约不会失真(脉冲上升时间越快,所需的fT 越大)
依据以上几点原则,本次设计最终挑选了 DIODES 公司生产的 FMMT417 雪崩三极管进行仿真计算,参数如下:
2.ADS导入FMMT417模型
FMMT417模型可以去官网去找,如下所示Spice Models,下面第一行的Avalanche就是雪崩三极管,注意下载下的SPICE可能包含多个器件:
新建原理图命名为FMMT417_Model,在原理图最上方选择File->Import按钮,将地址指向之前下载得到的模型文件:
点击路径下面的Option选项,按照如下格式设置,设置完成后点击确定:
回到之前的Import界面再次点击Ok,使用默认的选项和名称即可,如果又弹出个只有OK的界面,直接点击OK:
点击OK后出现一个选择框,我们这边使用FMMT417,因此直接选择对应的器件即可:
点击后得到导入之后的电路原理图,其中 14 端口对应雪崩三极管的发射极,15 端口对应雪崩三极管的基极,16 端口对应雪崩三极管的集电极:
修改symbol,使得之后的设计更加方便明确:
3.FMMT417触发信号产生电路
这边使用的是瞬时仿真,首先插入相关的元器件与信号源,信号源如下设置:
运行仿真,查看脉冲源波形,符合预期:
构建如下的触发信号发生电路:
得到的仿真结果如下所示,可以看到输出的电压是负的,这符合雪崩三极管基极反偏的特性:
4.FMMT417Marx产生电路
构建如下的五阶Marx电路,其中第一级为脉冲触发产生电路,最后一级是缓冲级,中间有5个marx电路(我这样理解,有问题请指正)
运行结果如下所示(有时可能会运行报错,多点几次运行碰运气就行了,应该是仿真设置的问题),可见级数越高输出电压峰值越高,使用5级marx可以获得1000V的脉冲峰值: