Contribution à la conception optimale en terme de linéarité et ...

CHAPITRE IV – APPLICATION A LA CONCEPTION D’AMPLIFICATEUR
IV.2.3. - CONCEPTION DE L’AMPLIFICATEUR
La démarche de conception de cet amplificateur a été réalisée conformément à la
méthodologie décrite dans le chapitre III. Le transistor constituant la cellule élémentaire a été
polarisé en classe AB profonde. Toutes les étapes de la conception ont fait l’objet d’une
validation expérimentale.
IV.2.3.1. - Analyse de la stabilité linéaire du transistor
Les optimisations effectuées par la suite peuvent conduire le transistor à fonctionner
dans des zones d’instabilité. La première étape d’une conception consiste à vérifier la stabilité
linéaire du composant utilisé et éventuellement à le stabiliser au moins dans la bande de
fréquence où doit fonctionner l’amplificateur. Une instabilité peut entraîner des erreurs de
simulation pas toujours décelables.
A ce niveau de conception, les critères de stabilité utilisés sont les facteurs de
ROLLET et les cercles de stabilité. Les facteurs de ROLLET (K et B) donnent les conditions
pour avoir une stabilité inconditionnelle vis à vis des conditions de fermeture.
Cette stabilité inconditionnelle est vérifiée lorsque K>1 et B>0.
⎧
2 2
1−
S
⎪ 11 − S22
+ Δ
K =
⎪ 2*
S12
* S21
⎪
⎨
2 2
B = 1+
S11
− S22
− Δ
⎪
⎪
⎪
⎩Δs
= S11S22
− S12S21
2
s
2
s
Quand la stabilité inconditionnelle n’est pas vérifiée, il est nécessaire de poursuivre
l’étude en traçant les cercles de stabilité. Ces cercles déterminent les conditions de charge et
de source pour lesquelles un quadripôle réfléchi plus d’énergie qu’il n’en reçoit.
A partir des paramètres S du transistor HFET utilisé pour notre conception, nous avons
tracé les facteurs K et B sur la bande de fréquence [0,1-20GHz]. Nous pouvons voir que le
transistor est inconditionnellement stable pour des fréquences supérieures à 8 GHz. Par contre
il est potentiellement instable pour les fréquences inférieures et notamment dans la bande de
fréquence [2.08-2.18 GHz] où notre amplificateur est supposé fonctionner.
Pour étudier les marges de stabilité, nous avons tracé les cercles de stabilité
correspondant à quelques points de fréquence. Ces cercles montrent que l’amplificateur est
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