Hallo, Das ist eine Followup Frage zu Beitrag "L-match mit 100f". In meinem 915 MHz design moechte ich einen 4x Voltage Multiplier mit RF Dioden (Skyworks SMS7630) moeglichst gut (*) zu 50 Ohm matchen. Mit LTSpice erhalte ich als Eingangsimpedanz 70.8806-j303.072 (wie im obigen Link). Die Eingangskapazitaet der Diode ist aber unbekannt ... dazu kommen die ganzen Streukapazitaeten die ich als Maximalwert abschaetzen kann, aber sicher zu keinem genauen Wert komme. Typisch fuer ein Pad sind ~1pF. Gebe ich die spasshalber mal dazu, ist die Eingangsimpedanz ploetzlich komplett anders: Zin = 3.63218-j80.0498 Ohm. In Anbetracht der Tatsache dass ich kaum was ueber diese Parastics weiss, ist es besser gleich gar nicht zu matchen? (*) Moeglichst gut bedeutet so gut es mit minimalen Resourcen als nicht RF designer moeglich ist. Ich habe keine Ressourcen mich in HFSS, Sonnet etc einzuarbeiten ... es geht mir hier eher um Schadensbegrenzung.
Peter M schrieb: > In Anbetracht der Tatsache dass ich kaum was ueber diese Parastics > weiss, ist es besser gleich gar nicht zu matchen? Als Grundlage für Analog design gilt folgendes: Bau eine Schaltung mit Abgleichmöglichkeiten. Die misst man aus und gleicht das Ganze mit dem eben Genannten mit eingebauten Abgleichmöglichkeiten ab. Hat man die Abgleichmöglichkeiten nicht, dimensioniert man die Schaltung nach den Messergebnissen neu auf. Zusammenfassung: Verschaff Dir eine Messmöglichkeit.
Peter M schrieb: > In meinem 915 MHz design Für welche Anwendung soll das sein und um wieviel Leistung geht es dabei?
Ingolf Impedansze schrieb: > Zusammenfassung: Verschaff Dir eine Messmöglichkeit. Ok. Das Design besteht aus vielen 0-Ohm jumpern und DNP pads mit denen ich Aenderungen vornehmen kann. Einen VNA muss ich mir erst besorgen (siehe mein anderer Post). Hauptproblem ist dass es um ein Design mit etwa 20 Instanzen geht (deswegen mache ich es Turnkey weil es qualvoll waere, alle 20 Boards selbst aufzuloeten). Um ein einziges Board zu bestellen, durchzumessen und dann nochmal 20 zu bestellen, dafuer hab ich leider keine Ressourcen (Zeitdruck). Deswegen meine Frage nach "Schadensbegrenzung". Ja, im worst case kann ich eines der board nehmen, mit VNA durchmessen und den optimalen L match bestimmen. Dann muesste ich nur 2 Elemente (L und C) bei den restlichen 19 Boards tauschen. Ich stell mir nur die Frage was der beste "Default" duer die initielle Bestellung ist. Gar nicht matchen? Nun hab ich es so gemacht dass ich einfach so gut es geht Parasitics angenommen habe und L/C des L-matches entsprechend dimensioniert habe. Funker schrieb: > Peter M schrieb: >> In meinem 915 MHz design > > Für welche Anwendung soll das sein und um wieviel Leistung geht es > dabei? Um RFID. Also 915 MHz, max. ~10dBm aber im Regelfalls so zwischen -25dBm und 0dBm.
Wenn du zwingend eine möglichst gute Anpassung brauchst, dann musst du sowieso nachmessen und Bauteilwerte neu bestimmen. On dem Fall würde ich nicht einmal default Werte einsetzen sondern alles unbestückt lassen. Falls deine Anwendung hingegen sowiesi etwas Marge hat, ist es gut möglich, dass ein erster Versuch bereits gut genug funktioniert. Dabei ist der Ansatz Peter M schrieb: > Nun hab ich es so gemacht dass ich einfach so gut es geht Parasitics > angenommen habe und L/C des L-matches entsprechend dimensioniert habe. durchaus sinnvoll. Falls du doch noch ein paar Tage Gnadenfrist erhältst, besteht eine dritte Möglichkeit darin, ein eigenes kleines express testboard nur mit den kritischen Schaltungsteilen zu machen (gleicher Lagenaufbau, gleicher Hersteller aber ohne Bestückung) um das optimale Anpassnetzwerk mit VNA oder mit etwas Geduld empirisch zu bestimmen
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Peter M schrieb: > Ok. Das Design besteht aus vielen 0-Ohm jumpern und DNP pads mit denen > ich Aenderungen vornehmen kann. Im Sinne einer HF-Anpassung klingt das nicht hilfreich, sondern erzeugt eventuell noch mehr Parasitics. Zeig doch mal dein Layout, dann kann man konkreter helfen und auch Parasitics konkreter abschätzen. Letztlich ist aber die Messung wichtig.
Angehängte Dateien:
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layout.PNG
110 KB -
Layout_Annotated.PNG
170 KB
Volker M. schrieb: > Im Sinne einer HF-Anpassung klingt das nicht hilfreich, sondern erzeugt > eventuell noch mehr Parasitics. Macht Sinn! > Zeig doch mal dein Layout, dann kann man konkreter helfen und auch > Parasitics konkreter abschätzen. Das waere extrem hilfreich und nett! Vor allem fuer den Lernfaktor. Im Anhang ist das Layout, sowohl "raw" als auch annotated (mit der Schaltung). Ich habe den Signalpfad nachgezeichnet. Rt20 und Rt21 sind z.B. "DNP" und nur vorhanden um den RF Switch Q2 kurzschliessen zu koennen. Andere Teile wie Rt15 und Rt22 sind zum Debugging und by default mit 0 Ohm bestueckt. Ich weiss, die Schaltung (vor allem mit der lumped TL) und den RF Switches mag etwas komisch aussehen aber die haben ihren Grund. Vielen Dank!!
Das ist 4-lagig, oder? Was hast du für einen Abstand zwischen Topmetal und Masse?
Hast du wenigstens mal nachgemessen, ob sich diese Verzögerungsleitung so verhält, wie du es gern hättest? Ich habe einige Zweifel... Und wozu die Spannungsverdopplung mit den parallelgeschalteten Dioden? Das verursacht unnütz hohe Kapazität und -20dBm gibt selbst bei einer mit 50 Ohm abgeschlossenen Leitung genug Richtspannung für eine Messung. In der Tat ist dies etwa die Maximalleistung für den linearen Zusammenhang zwischen Richtspannung und HF-Leistung.
Volker M. schrieb: > Das ist 4-lagig, oder? Was hast du für einen Abstand zwischen Topmetal > und Masse? Ja, 4-lagig. Alles ueber durchgehender Groundplane. Abstand: 9.3mil (sorry fuer diese Units ... verwendet von Foundry und Design) Hp M. schrieb: > Hast du wenigstens mal nachgemessen, ob sich diese Verzögerungsleitung > so verhält, wie du es gern hättest? Ich habe einige Zweifel... Ja, diese wurde bereits separat gemessen und verhaelt sich wie erwartet. Woran haettest du genau Zweifel? > Und wozu die Spannungsverdopplung mit den parallelgeschalteten Dioden? Meinst du seriell geschaltet? Das Design ist nicht von mir, deshalb kann ich mich nicht wirklich dazu aeussern. Ich moechte nur so wenig wie moeglich aendern was ich nicht genau verstehe, denn das erhoeht nur das Risiko dass weniger funktioniert. Nach meinen Simulationen macht das aber Sinn um einigermassen Voltage Gain zu bekommen. Es gibt keinen Amplifier im Signalpfad! Der Ausgang der Dioden geht ueber einen passiven Filter direkt in einen Komparator und da brauche ich entsprechend hohe Voltage. Verwende ich nur einen Stage, verliere ich die halbe Amplitude. Ich weiss auch dass das Design auf einer Schaltung basiert die mittlerweile vielfach verwendet wurde: https://sensor.cs.washington.edu/pubs/power/WISP-WARP.pdf > Das verursacht unnütz hohe Kapazität und -20dBm gibt selbst bei einer > mit 50 Ohm abgeschlossenen Leitung genug Richtspannung für eine Messung. > In der Tat ist dies etwa die Maximalleistung für den linearen > Zusammenhang zwischen Richtspannung und HF-Leistung. Ich habe eine Vout-vs-Pin Kennlinie gezeichnet und ja, das ist etwa korrekt. Das bedeutet aber nicht dass der Empfang fuer hoehere Eingangsleistungen nicht mehr geht. Ich kann Bits in etwa von -30dBm bis 0dBm empfangen (mit dem aktuellen PCB).
Peter M schrieb: > Ja, diese wurde bereits separat gemessen und verhaelt sich wie erwartet. > > Woran haettest du genau Zweifel? Wegen der kapazitiven Kopplung zwischen den einzelnen Stufen durch die doch recht großen Kupferflächen dort. Aber wenn's vermessen ist und zur Zufriedenheit funktioniert, ist's ja gut. Peter M schrieb: >> Und wozu die Spannungsverdopplung mit den parallelgeschalteten Dioden? > > Meinst du seriell geschaltet? HF-mäßig sind alle 4 parallel. Ein Paar Dioden mag noch angehen, und ist auch üblich, denn es verdoppelt nicht nur die Richtspannung, sondern reduziert auch den Einfluss von Kurvenformverzerrungen durch Oberwellen. Allerdings wirst du hinter diesem Tiefpass bzw. Verzögerungsleitung sowieso nichts mehr mit Oberwellen zu tun haben. Peter M schrieb: > Es gibt keinen Amplifier im Signalpfad! Warum auch immer. Handelsübliche breitbandige, also reflexionsarm mit Widerständen abgeschlossene Dioden-Leistungsmeßköpfe liefern typisch 0,5mV/µW. Bei deinen Leistungen also auch ohne Resonanzüberhöhung problemlos zu handhabende Spannungen. Siehe Datenblatt. P.S.: Aus dem verlinkten Artikel: >The second system harvests VHF or UHF energy from TV towers, > with power available depending on range and > broadcast transmit power. Das ist hierzulande verboten!
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Peter M schrieb: > Ja, 4-lagig. Alles ueber durchgehender Groundplane. Abstand: 9.3mil Bei SOT23-pads mit 1.4mm x 1.0mm ergibt das 0.33pF @ 900MHz pro Pad. Dein Routing ist zwar kompakt, aber über den Gesamtpfad kommt doch einiges an Länge zusammen. Das würde ich mit etwa 1nH pro mm abschätzen.
Volker M. schrieb: > Peter M schrieb: >> Ja, 4-lagig. Alles ueber durchgehender Groundplane. Abstand: 9.3mil > > Bei SOT23-pads mit 1.4mm x 1.0mm ergibt das 0.33pF @ 900MHz pro Pad. Danke! Wie kommst du zu dieser Nummer genau: eps0*4*1.4e-3*1e-3/0.23622e-3=0.2pF ? > Dein Routing ist zwar kompakt, aber über den Gesamtpfad kommt doch > einiges an Länge zusammen. Das würde ich mit etwa 1nH pro mm abschätzen. Induktivitaet (nH) oder Kapazitaet? Meinst du damit, du wuerdest die 1nH/mm von dem errechneten L1 Wert abziehen?
Peter M schrieb: > Um RFID. Also 915 MHz, max. ~10dBm aber im Regelfalls so zwischen -25dBm > und 0dBm. Hier™ wurde ~866 MHz für UHF-RFID empfohlen..
Peter M schrieb: > Volker M. schrieb: > Wie kommst du zu dieser Nummer genau: > eps0*4*1.4e-3*1e-3/0.23622e-3=0.2pF ? Das ist das Ergebnis einer EM-Simulation mit Sonnet. Der Unterschied zur Plattenkondensator-Berechnung ergibt sich daraus, daß der Simulator auch die Streufelder am Rand berücksichtigt. Bei großen Flächen oder sehr dünnem Dielektrikum würden sich beide Rechenwege annähern. > Induktivitaet (nH) oder Kapazitaet? > > Meinst du damit, du wuerdest die 1nH/mm von dem errechneten L1 Wert > abziehen? Ich meinte schon Induktivität. Und du hast es richtig verstanden, die in Form von Routing und Serienelementen verbaute Länge würde ich mit 1nH/mm abschätzen und von L1 abziehen. Für Kundenprojekte simuliere ich sowas dann auch (EM-Simulation des Layouts plus Meßwerten für die Bestückbauteile). mil schrieb: > Hier™ wurde ~866 MHz für UHF-RFID empfohlen.. Ob 868 oder 915 hängt davon ab, in welcher Weltregion man es betreiben will. Europa nutzt 868, USA 915.
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