THIẾT kế và mô PHỎNG MẠCH KHUẾCH đại PHÂN bố (DISTRIBUTED AMPLIFIER) (có sơ đồ mạch)

THIẾT kế và mô PHỎNG MẠCH KHUẾCH đại PHÂN bố (DISTRIBUTED AMPLIFIER) (có sơ đồ mạch) THIẾT kế và mô PHỎNG MẠCH KHUẾCH đại PHÂN bố (DISTRIBUTED AMPLIFIER) (có sơ đồ mạch) THIẾT kế và mô PHỎNG MẠCH KHUẾCH đại PHÂN bố (DISTRIBUTED AMPLIFIER) (có sơ đồ mạch) THIẾT kế và mô PHỎNG MẠCH KHUẾCH đại PHÂN bố (DISTRIBUTED AMPLIFIER) (có sơ đồ mạch) THIẾT kế và mô PHỎNG MẠCH KHUẾCH đại PHÂN bố (DISTRIBUTED AMPLIFIER) (có sơ đồ mạch)

THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG MẠCH

KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ

(DISTRIBUTED AMPLIFIER)

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ 1

1.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 1

1.2 HỆ THỐNG HÓA MẠCH KHUẾCH ĐẠI [1] 1

1.2.1 Khái niệm 1

1.2.2 Một vài mạch khuếch đại [3] 2

1.3 CÔNG NGHỆ CMOS[4] 6

1.3.1 Lịch sử phát triển 6

1.3.2 MOSFET loại N ( NMOS) [4] 8

1.3.3 MOSFET loại P (PMOS) [4] 9

1.3.4 Tính chất của công nghệ CMOS [4] 11

1.3.5 Đặc tính hoạt động của MOSFET [4] 11

CHƯƠNG 2 ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG (TRANSMISSION LINE) 13

2.1 MÔ HÌNH RLC CỦA ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG (THE LUMPED − ELEMENT CIRCUIT FOR TRANSMISSION LINE) [5] 13

2.2 ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP (MICROSTRIP LINE) [5] 17

2.3 MÔ PHỎNG ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG TRÊN ADS 2009 18

2.3.1 Thiết kế đường truyền microstrip trên PCB 18

2.3.2 Thiết kế đường truyền microstrip trên chip 19

2.3.3 Đường truyền sử dụng các cuộn dây và tụ điện 21

CHƯƠNG 3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ HOẠT ĐỘNG TRONG BĂNG TẦN C……….25

3.1 BĂNG TẦN C (IEEE STANDARD) 25

3.2 LÝ THUYẾT VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ[4] 26

3.3 MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ SỬ DỤNG ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG TRÊN PCB 30

3.4 MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ SỬ DỤNG ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG TRÊN CHIP 31

3.5 MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ SỬ DỤNG CÁC CUỘN DÂY VÀ TỤ ĐIỆN LÝ TƯỞNG 32

3.6 MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ SỬ DỤNG CÁC CUỘC DÂY VÀ TỤ ĐIỆN THỰC TẾ 33

3.6.1 Cuộn dây thực tế [6] 33

3.6.2 Tụ điện MIM (MIM capacitor) [6] 34

3.6.3 Mạch khuếch đại phân bố sử dụng cuộn dây và tụ điện thực tế 35

CHƯƠNG 4 KỸ THUẬT THIẾT KẾ VI MẠCH BÁN DẪN 36

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 40

5.1 ỨNG DỤNG CỦA MẠCH KHUỆCH ĐẠI PHÂN BỐ 40

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 40

5.3 KẾT LUẬN 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

HÌNH 1-2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT LỚP B [1] 3

HÌNH 1-3: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT LỚP AB [1] 4

HÌNH 1-4: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT LỚP C [1] 4

HÌNH 1-5: CẤU TRÚC CỦA NMOS [2] 8

HÌNH 1-6: CẤU TRÚC MỘT NMOS ĐƠN GIẢN[4] 9

HÌNH 1-3: CÁC KÝ HIỆU CỦA NMOS[4] 9

HÌNH 1-7: CẤU TRÚC CỦA PMOS [2] 10

HÌNH 1-8: CẤU TRÚC MỘT PMOS ĐƠN GIẢN[4] 10

HÌNH 1-9: CÁC KÝ HIỆU CỦA PMOS [4] 10

HÌNH 1-10: ĐẮC TUYẾN V/I CỦA NMOS[3] 12

HÌNH 2-1: ĐỊNH NGHĨA VỀ ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN [5] 13

HÌNH 2-2: MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG [5] 14

HÌNH 2-3: CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP [5] 17

HÌNH 2-4: TRƯỜNG ĐIỆN E VÀ TRƯỜNG TỪ H CỦA ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP [5] 17

HÌNH 2-5: CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN PCB 18

HÌNH 2-6: MÔ PHỎNG ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN PCB 19

HÌNH 2-7: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THAM SỐ MA TRẬN TÁN XẠ VÀ ĐỘ LỆCH PHA CỦA ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN PCB 19

HÌNH 2-8: CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN CHIP 20

HÌNH 2-9: MÔ PHỎNG ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN CHIP 20

TRUYỀN SÓNG MICROSTRIP TRÊN CHIP 21

HÌNH 2-12: MẠCH MÔ PHỎNG ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG LC 24

HÌNH 2-13: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THAM SỐ MA TRẬN TÁN XẠ VÀ ĐỘ LỆCH PHA CỦA ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG LC 24

HÌNH 3-1: BỘ KHUẾCH ĐẠI LAN TRUYỀN SÓNG TWA CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ[4] 27

HÌNH 3-2: SƠ ĐỒ MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ SỬ DỤNG N MOSFET [8] .28 HÌNH 3-3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH DA DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN PCB 30

HÌNH 3-4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THAM SỐ MA TRẬN TÁN XẠ CỦA MẠCH DA DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN PCB 30

HÌNH 3-5: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH DA DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN CHIP 31

HÌNH 3-6: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THAM SỐ MA TRẬN TÁN XẠ CỦA MẠCH DA DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN MICROSTRIP TRÊN CHIP 31

HÌNH 3-7: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH DA DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG LC LÝ TƯỞNG 32

HÌNH 3-8: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THAM SỐ MA TRẬN TÁN XẠ CỦA MẠCH DA DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG LC LÝ TƯỞNG 32

HÌNH 3-9: CUỘN DÂY THƯC TẾ [6] 33

HÌNH 3-10: CẤU TRÚC CỦA CUỘN DÂY THỰC TẾ [6] 33

HÌNH 3-11: MẶT CẮT DỌC CỦA TỤ ĐIỆN MIM [6] 34

HÌNH 3-12: CẤU TRÚC TỤ ĐIỆN MIM [6] 34

HÌNH 3-13: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH DA DÙNG ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG LC THỰC TẾ 35

HÌNH 4-2: MỘT WAFER ĐƯỢC PHỦ BỞI SIO 2 VÀ PHOTORESIST [7] 36

HÌNH 4-3: MỘT PHẦN PHOTORESIST ĐÃ ĐƯỢC LOẠI BỎ [7] 36

HÌNH 4-4: MỘT PHẦN SIO 2 ĐÃ ĐƯỢC LOẠI BỎ [7] 36

HÌNH 4-5: CÁC PHOTORESIST ĐƯỢC LOẠI BỎ HOÀN TOÀN [7] 37

HÌNH 4-6: NWELL ĐÃ ĐƯỢC HÌNH THÀNH [7] 37

HÌNH 4-7: CÁC SIO 2 ĐƯỢC LOẠI BỎ HOÀN TOÀN [7] 37

HÌNH 4-8: WAFER ĐƯỢC PHỦ THÊM LỚP OXIDE MỎNG VÀ LỚP POLYSILICON [7] 37

HÌNH 4-9: CÁC CỰC GATE ĐƯỢC TẠO THÀNH [7] 37

HÌNH 4-10: CHIP ĐƯỢC BAO PHỦ BỞI CÁC OXIDE [7] 38

HÌNH 4-11: CÁC OXIDE ĐƯỢC LOẠI BỎ ĐỂ XÁC ĐỊNH VÙNG KHUẾCH TÁN N+ [7] 38

HÌNH 4-12: VÙNG KHUẾCH TÁN N ĐƯỢC TẠO THÀNH [7] 38

HÌNH 4-13: CÁC OXIDE ĐƯỢC LOẠI BỎ HOÀN TOÀN [7] 38

HÌNH 4-14: VÙNG KHUẾCH TÁN P+ ĐƯỢC TẠO THÀNH [7] 38

HÌNH 4-15: CHIP ĐƯỢC CHE PHỦ BỞI CÁC OXIDE [7] 39

HÌNH 4-16: MỘT CON CHIP HOÀN CHỈNH [7] 39

HÌNH 4-17: GIAO DIỆN LAYOUT CỦA MỘT CỔNG NOT [7] 39

HÌNH 5-1: MỘT BỘ KHUẾCH ĐẠI CATV TRONG THỰC TẾ 40

TWA Travelling Wave Amplifier

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN BỐ

1.1 Mục đích đề tài

Nhu cầu ngày càng tăng về số lượng và tốc độ truyền dữ liệu là một trong nhữngyếu tố quan trọng nhất thúc đẩy thiết kế các hệ thống viễn thông hiện đại Do vậy,các nhà thiết kế IC buộc phải đạt được tốc độ bit ngày càng cao hơn Tăng tốc độ bitlên lần lượt thúc đẩy các hệ thống viễn thông đạt được băng thông lớn hơn trong khivẫn duy trì được các yêu cầu nghiêm nghặt về các đặc tính kĩ thuật khác như: chiphí, kích thước, công suất tiêu thụ

Một phương thức tiếp cận khác để thiết kế băng thông lớn là thiết kế mạch tíchhợp phân bố Tạo ra mạch tích hợp phân bố áp dụng các phương pháp thiết kế đãđược thực hiện trong gần bảy mươi năm qua với các công nghệ quy trình bán dẫnđang phát triển nhanh công nghệ IC hiện đại Sự kết hợp các tín hiệu song song làmtăng băng thông, cải tiến công suất của các thiết bị Do đó, trọng tâm của đồ án này

là khi áp dụng phương pháp mạch tích hợp phân bố hướng tới việc thực hiện bộkhuếch đại phân bố băng rộng trong một quy trình công nghệ CMOS

1.1.1 Khái niệm

Mạch khuếch đại là một thiết bị hoặc linh kiện điện tử sử dụng một lượng côngsuất rất nhỏ ở đầu vào để điều khiển một luồng công suất lớn ở đầu ra Về cơ bản có

ba loại khuếch đại chính là:

thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần ở đầu ra

vào mạch sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện lớn hơn nhiều lần

ở đầu ra

 Khuếch đại công suất: khi ta đưa một tín hiệu có công suất nhỏ vào mạch sẽthu được tín hiệu có công suất lớn hơn nhiều lần ở đầu ra Mạch khuếch đạicông suất là kết hợp của hai mạch khuếch đại điện áp và dòng điện.

Các đặc tính của mạch khuếch đại được thể hiện qua các thông số:

điện ngõ vào

tần số thấp nhất ở điểm mà hệ số khuếch đại giảm còn 1/2, được gọi là băngthông -3dB

khỏi trong các linh kiện, các thành phần trong mạch và cả môi trường xungquanh

được chuyển hóa thành năng lượng hữu ích ở đầu ra của mạch khuếch đại

Khuếch đại công suất là thuật ngữ chỉ các mạch có mối liên hệ giữa lượng công suất đưa đến tải và lượng công suất lấy từ nguồn nuôi Thông thường mạch khuếch đại công suất được thiết kế cho mạch khuếch đại sau cùng trong một chuỗi các tầng,

và tầng này được thiết kế với sự chú trọng nhiều về hiệu suất

Tùy theo chế độ làm việc của transistor, người ta thường phân mạch khuếch đạicông suất ra thành các loại chính như sau:

 Khuếch đại công suất lớp A: tín hiệu được khuếch đại gần như tuyến tính,

hiệu ngõ vào (transistor hoạt động cả hai bán kỳ của tín hiệu ngõ vào)

Hình 1-1: Mạch khuếch đại công suất lớp A [1]

ngưng) Chỉ một nữa chu kỳ âm hoặc dương của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại

Hình 1-2: Mạch khuếch đại công suất lớp B [1]

Tín hiệu ngõ ra thay đổi hơn một nữa chu kỳ của tín hiệu vào (transistor hoạtđộng hơn một nữa chu kỳ dương hoặc âm của tín hiệu ngõ vào)

Hình 1-3: Mạch khuếch đại công suất lớp AB [1]

chỉ một phần nhỏ hơn nữa chu kỳ của tín hiệu ngõ vào được khuếch đại Mạch này thường được dùng khuếch đại công suất ở tần số cao với tải cộng hưởng và trong các ứng dụng đặc biệt

Hình 1-4: Mạch khuếch đại công suất lớp C [1]

Mạch khuếch đại nhiễu thấp (LNA) là mạch khuếch đại điện tử dùng để khuếch đại tín hiệu có công suất rất thấp mà không làm suy giảm tỷ lệ S\N Mạch khuếch

đại làm tăng công suất của cả tín hiệu và nhiễu tại đầu vào của mạch Một LNA được thiết kế để giảm thiểu nhiễu, các nhà thiết kế giảm thiểu nhiễu bằng cách xem xét sự cân bằng, bao gồm phối hợp trở kháng, lựa chọn công nghệ khuếch đại (như các thành phần nhiễu thấp) LNA được tìm thấy trong các hệ thống truyền thông vô tuyến, dụng cụ y tế và thiết bị điện tử Một LNA điển hình có thể có độ lợi công suất là 100W (20 dB).

Một số yêu cầu hoạt động của mạch:

 Nguồn cung cấp cho mạch hoạt động: 1 V đến 10 V

 Cường độ dòng điện cho mạch hoạt động: (mA) phụ thuộc vào thiết kế

Mạch khuếch đại thuật toán là mạch tích hợp rắn có thể ráp phối hợp với các mạch hồi tiếp bên ngoài để có thể điều chỉnh hàm truyền hay độ lợi của nó

Một mạch khuếch đại vi sai là một mạch khuếch đại tích hợp mạch rắn, có những mạch hồi tiếp bên ngoài để điều khiển hàm truyền hoặc độ lợi của

nó Khuếch đại vi sai hoàn toàn (Fully Differential Amplifier) cũng gần tương tự với mạch khuếch đại thuật toán, nhưng có đầu ra vi sai

Mạch khuếch đại âm thanh thường được dùng để khuếch đại các tín hiệu có tần

số âm thanh như âm nhạc và giọng nói con người, Hầu hết mạch khuếch đại âm thanh đều là khuếch đại tuyến tính và hoạt động trong lớp AB

CMOS (Complementary MetalOxideSemiconductor) là một loại công nghệchế tạo vi mạch tích hợp Công nghệ CMOS được dùng để chế tạo vi xử lý, vi điềukhiển, RAM tĩnh, các mạch logic số và cũng được dùng nhiều trong các mạch tương

tự như cảm biến hình ảnh, chuyển đổi kiểu dữ liệu, các vi mạch thu phát có mật độtích hợp cao trong lĩnh vực thông tin

Thiết kế các hàm logic trong mạch CMOS sử dụng cả hai loại MOSFET loại N

và MOSFET loại P và tại mỗi thời điểm chỉ có một loại MOSFET nằm ở trạng tháidẫn

Khoảng 25 năm sau, CMOS đã trở thành kỹ thuật chiếm ưu thế trong vi mạchtích hợp số, với việc ra đời các thế hệ quy trình chế tạo bán dẫn mới, kích thước củacác transistor ngày càng giảm xuống dẫn đến một loạt cải tiến, diện tích chiếm chỗcủa vi mạch giảm, tốc độ làm việc tăng, hiệu suất sử dụng năng lượng tăng và giáthành chế tạo giảm Nhờ vào sự đơn giản và khả năng tiêu tán công suất tương đốithấp của mạch CMOS, người ta có thể thực hiện vi mạch có mật độ tích hợp cao màvốn không thể làm được nếu dựa trên các transistor tiếp giáp lưỡng cực

Ban đầu, chỉ có thể tìm thấy các hàm logic CMOS chuẩn trong vi mạch tích hợp

số họ 4000 Sau đó, nhiều hàm trong họ 7400 bắt đầu được chế tạo bằng kỹ thuậtCMOS, NMOS, BiCMOS và các kỹ thuật khác

Thời kỳ đầu, mạch CMOS dễ bị hư hỏng vì quá nhạy cảm với sự xả điện tíchtĩnh điện (ESD) Do đó, các thế hệ sau thường được chế tạo kèm theo các mạch bảo

vệ tinh vi nhằm làm tiêu tán các điện tích này, không để cho lớp oxide cổng và cáctiếp giáp P − N mỏng manh bị phá hủy Các hãng sản xuất vẫn khuyến cáo nêndùng bộ phận chống tĩnh điện khi thao tác trên các vi mạch CMOS nhằm tránh hiệntượng vượt quá năng lượng Chẳng hạn, các hãng sản xuất thường yêu cầu dùng bộphận chống tĩnh điện khi chúng ta làm các thao tác thêm một khối bộ nhớ vào máy

vi tính

Ngày nay, thay vì dùng kim loại nhôm như ban đầu, người ta tạo ra cực cổng Gbằng một vật liệu khác, đó là polysilicon Tuy nhiên, IBM và Intel đã công bố sẽ sửdụng trở lại cổng kim loại trong công nghệ CMOS nhằm tận dụng tính chất tiên tiếncủa vật liệu có hằng số điện môi cao trong việc chế tạo các vi mạch có kích thước

45 nm hay nhỏ hơn Dù có nhiều thay đổi, tên gọi CMOS vẫn tiếp tục được sử dụngtrong các quy trình chế tạo hiện đại

Hình 1-5: Cấu trúc của NMOS [2]

NMOS gồm có 4 cực: cực cổng G (Gate), cực nguồn S (Source), cực máng D(Drain), cực nền B (Body hay Bulk)

NMOS được cấu tạo trên nền chất bán dẫn loại p (được gọi là cực nền B), cựcnguồn S và cực máng D được cấu tạo từ chất bán dẫn loại n, chất dẫn polysiliconcấu tạo nên cực cổng G và một lớp silicon oxide (SiO2) cách điện cực cổng G khỏichất bán dẫn loại n.

về tạo thành một lớp mỏng các lỗ trống trên bề mặt của lớp bán dẫn đế Si(N), nốiliền cực nguồn S với cực máng D và kênh dẫn điện được hình thành

Hình 1-6: Cấu trúc một NMOS đơn giản[4]

Hình 1-7: Các ký hiệu của NMOS[4]

Transistor PMOS tương tự như transistor NMOS nhưng đảo ngược lại loại bándẫn và mức điện áp Transistor PMOS được cấu tạo trên nền chất bán dẫn loại n(gọi là cực nền B), cực nguồn S và cực máng D được cấu tạo từ chất bán dẫn loại p,

chất dẫn polysilicon cấu tạo nên cực cổng G và một lớp silicon oxide (SiO2) cáchđiện cực cổng G khỏi chất bán dẫn loại p.

Hình 1-8: Cấu trúc của PMOS [2]

một lớp mỏng các lỗ trống trên bề mặt của lớp bán dẫn đế Si(N), nối liền cực nguồn

S với cực máng D và kênh dẫn điện được hình thành

Hình 1-9: Cấu trúc một PMOS đơn giản[4]

Hình 1-10: Các ký hiệu của PMOS [4]

Hai đặc tính cơ bản của các linh kiện được chế tạo bằng công nghệ CMOS

thụ năng lượng khi các transistor bên trong chuyển đổi giữa các trạng thái tắt

và dẫn Kết quả là các thiết bị CMOS ít tiêu thụ năng lượng và tạo ra ít nhiệthơn so với các loại mạch logic khác như mạch transistor − transistor logic(TTL) hay mạch logic NMOS CMOS cũng cho phép tích hợp các hàm logicvới mật độ cao trên chip

Trong cổng logic CMOS: NMOS được sắp thành dạng mạch kéo xuống nằmgiữa đầu ra của cổng với đường cung cấp nguồn điện áp thấp (thường được ký hiệu

là Vss) Thay vì dùng tải là điện trở như trong các cổng logic NMOS, cổng logicCMOS lại dùng tải là PMOS sắp thành dạng mạch kéo lên nằm giữa đầu ra của

kéo lên gồm các PMOS, mang tính bổ túc ("bù") cho mạch kéo xuống, gồm cácNMOS, sao cho khi các NMOS tắt thì các PMOS sẽ dẫn và ngược lại

Hoạt động của MOSFET có thể được chia thành ba chế độ khác nhau tùy thuộcvào điện áp trên các đầu cuối Với NMOS thì ba chế độ đó là:

 Chế độ cut-off hay ngắt : VGS < VTH

 Chế độ bão hòa: VDS > VGS  VTH

Hình 1-11: Đắc tuyến V/I của NMOS[3]

CHƯƠNG 2 ĐƯỜNG TRUYỀN SÓNG (TRANSMISSION LINE)

Lý thuyết đường truyền làm cầu nối khoảng cách giữa phân tích trường và lýthuyết mạch cơ bản và do đó có tầm quan trọng đáng kể trong việc phân tích vi

mạch Như chúng ta thấy, hiện tượng lan truyền sóng trên đường truyền có thể đượctiếp cận từ mở rộng của lý thuyết mạch hoặc từ một phương trình Maxwell.

1.4 Mô hình RLC của đường truyền sóng (The lumped − element circuit for

transmission line)[5]

Sự khác nhau chính giữa lý thuyết mạch điện tử và lý thuyết đường truyền làkích thước về điện Phân tích mạch điện giả định rằng kích thước vật lý của mạngnhỏ hơn nhiều bước sóng điện, trong khi đường truyền có thể là một phần đáng kểcủa một bước sóng hoặc nhiều bước sóng về kích thước Do đó một đường truyền làmột mạng phân bố, nơi mà điện áp và dòng điện có thể khác nhau về cường độ vàpha trên chiều dài của nó, trong khi phân tích mạch bình thường với các yếu tố gộp,nơi điện áp và dòng điện không thay đổi đáng kể so với kích thước vật lý của cácphần tử

Một đường truyền sóng thường được biểu diễn dưới dạng giản đồ như hình 2-1,

là một cặp đường dây kể từ đường truyền (cho truyền sóng điện từ [TEM] ngang)luôn luôn có ít nhất hai dây dẫn

Hình 2-1: Định nghĩa về điện áp và dòng điện [5]

Một phần của đường truyền hình 2.1 có độ dài rất nhỏ z có thể được mô hìnhhóa như là một mạch RLCG, trong đó R, L, C, G là các đơn vị chiều dài đươc địnhnghĩa như sau:

R: điện trở nối tiếp trên mỗi đơn vị chiều dài cho cả 2 đường truyền dẫn (/m).L: điện cảm nối tiếp trên mỗi đơn vị chiều dài cho cả 2 đường truyền dẫn (H/m).G: độ dẫn điện shunt trên mỗi đơn vị chiều dài (S/m)

C: điện dung shunt shunt trên mỗi đơn vị chiều dài (C/m)

Hình 2-2: Mạch tương đương của đường truyền sóng [5]

Áp dụng định luật Kirchhoff về điện áp ta được:

Trở kháng đặc tính của đường truyền sóng:

Đối với đường truyền sóng không tổn hao: do tổn hao trên đường truyền rất nhỏ

nên có thể bỏ qua Khi đó R = G = 0 trong công thức (2.8) ta được hằng số truyền sóng là:

Điện áp và dòng điện trên đường truyền không tổn hao là:

Đường truyền microstrip là một trong những loại phổ biến nhất của các đườngtruyền phẳng bởi vì nó có thể được chế tạo bằng quy trình photolithographic, được

dễ dàng thu nhỏ và tích hợp với cả hai thiết bị vi sóng thụ động và tích cực

Hình 2-3: Cấu trúc hình học của đường truyền microstrip [5]

Hình 2-4: Trường điện E và trường từ H của đường truyền microstrip [5]

Vận tốc pha: