A comparative study on analytical modelling of bondwiresfor power amplifier design applications
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Ve Elektronik Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: UĞUR SEDEF
Danışman: Ahmet Cemal Durgun
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bağ teli (bond-wire) modellemesi, devre performansını optimize etmek için kritik bir öneme sahiptir. Bu tez, geometriye ve frekansa bağlı özellikleri, örneğin endüktans, direnç ve toprak düzlemine olan kapasitansı dikkate alan sekiz analitik modeli değerlendirmektedir. DC direnci ve endüktansı ile başlayan analiz, sırasıyla frekans etkileri ve kapasitansı da içerecek şekilde genişletilmiş ve topraklama etkilerini ele alan modellerle sonuçlanmıştır. Her modelin yığılmış eleman değerleri, analitik hesaplamalar ve ANSYS-Q3D sonuçlarıyla doğrulanmış ve endüktans ve direnç için %5'in, kapasitans için ise %15'in altında hatalar elde edilmiştir. En kapsamlı modeller olan Model-3 (DC direnci, endüktans, karşılıklı endüktans ve kapasitansı içeren) ve Model-6 (frekans ve topraklama etkilerini de içeren) ayrıca HFSS simülasyonlarıyla doğrulanmıştır. Model karmaşıklığı arttıkça, özellikle yüksek frekanslarda, HFSS ile uyum artmıştır. Model-6, özellikle bir çip transistörü ile başka bir alt tabaka arasındaki bağlantılar için güç amplifikatörlerinde bağ teli analizi için uygun bulunmuştur. 8-11 GHz MMIC güç amplifikatörü (çıkış gücü: 43 dBm) ile entegre edilen model, dört farklı konfigürasyonda değerlendirilmiştir: iki farklı uzunlukta tek telli durum ve kısa ile uzun tellere sahip iki çift telli durum. Tek telli durumlar için, Model-6'nın HFSS ile karşılaştırıldığında çıkış gücünde en fazla 0,4 dB fark gösterdiği, kazanç ve güç-ekleme verimliliği (PAE) farklılıklarının ise sırasıyla 0,4 dB ve %5'in altında olduğu görülmüştür. Çift telli durumlarda, azalan endüktans, tel empedansını 50 ohm'a yaklaştırmış ve çıkış gücünde 0,3 dB'nin altında, kazanç ve PAE'de sırasıyla 0,2 dB ve %4 farkla sonuçlanmıştır. MATLAB'de uygulanan model, hızlı tahminler ve bağ teli etkileri üzerine içgörüler sunarak, verimli optimizasyon ve iteratif tasarım süreçlerini mümkün kılmıştır. Bu yaklaşım, zaman alıcı 3D simülasyonlara kıyasla önemli avantajlar sağlamaktadır.