Доброе время суток.

Возникла необходимость подать тактовый сигнал частой 10-20 МГц на 4 отдельных устройства, расположенных на одной печатной плате.

Генератор - внешний с высокостабильной частотой, выходное сопротивление 50 Ом, амплитуда 225 мВ, форма сигнала - синусоида.

У "потребителей" входное сопротивление 50 Ом (стоит на входе резистор 50 Ом, который убрать нет возможности), одним требуется прямоугольный сигнал уровня 3.3 Вольт, другим синусоидальный сигнал, причём чтобы амплитуду можно было регулировать (0,5 - 2 В).

С прямоугольными импульсами проблем особо не возникает - достаточно поставить логическую микросхему, способную работать на 50-омную нагрузку, однако сигнал с выхода генератора нужно усилить до необходимого уровня.
Изначально предполагалось использовать высокочастотные операционные усилители Analog Device, однако возникла идея сделать усилители на отечественных транзисторах. После моделирования (MicroCAP 9) результаты меня не сильно удовлетворили. К усилителю имелись требования - минимум фазовых шумов, регулировка выходной амплитуды и минимальный фазовый сдвиг. И таких усилителей необходимо повесить 4 штуки на один вход.
Схема усилителя:


Даже не смотря на то, что используются высокочастотные транзисторы (КТ368А - 900 МГц и КТ3109А - 800 МГц, при моделировании использовались импортные аналоги из стандартной библиотеки), результаты оказались не те, которые ожидал увидеть. В стандартных схемах спад АЧХ как раз приходился где-то на 5 МГц, пришлось докручивать катушки и конденсаторы. Схемы для борьбы с эффектом миллера больших улучшений не дали, только усложнения. Ниже приведу АЧХ, ФЧХ, временную и частотную характеристику представленного выше усилителя.

АЧХ и ФЧХ усилителя на транзисторах для входного напряжения 10 МГц, 225 мВ:


Временная и частотная характеристики усилителя на транзисторах:


Можно заметить большой фазовый сдвиг, так как работа ведётся на спаде АЧХ.
Собственно вопросы:
1) Можно ли исправить схему усилителя так, чтобы спад АЧХ был хотя бы на 30 МГц и фазовый сдвиг не имел места быть, получить меньший коэффициент искажений (в данном случае около 5 %, что довольно много) или же лучше всё же использовать импортные операционные усилители?
2) В случае использования схемы на транзисторах, каким образом можно будет подать на них на все сигнал от генератора? Подключать напрямую или же как-то согласовывать?

Дискретный вариант опущу - не силён. Я бы даже ОУ в данной ситуации не стал использовать.
Нормальным вижу следующий вариант (ежели чо-то не учёл - прошу сильно не бить 1 ):
1. Усиливаем тактовый синусоидальный сигнал до +25-26 дБм монолитным усилителем от TriQuint или Mimix.
2. Делим усиленный сигнал на 4 канала сплиттэром от Mini-Circuits, ослабляя на 6 дБ до +19-20 дБм (>=2 В).
3. Регулируем амплитуду сигнала для каждого канала отдельным программируемым аттенюатором, например, Hittite.
Вариант, разумеется, более дорогой, но отличные АЧХ и ФЧХ и минимальные задержки и искажения фаз гарантируются.
Если вариант приемлем - можно конкретизировать элементную базу...

Вариант да, возможен, просто хотелось бы на отечественной элементной базе сделать, чтобы потом вопросов и нареканий меньше было. Думал, что трёх транзисторов будет достаточно, один с общим эмиттером усилитель напряжения в 10 раз (как раз до 2.2 Вольт), а потом усилитель тока на двух комплиментарных с коэффициентом усиления по напряжению пусть даже 0.8, тогда на выходе 1.7 Вольта, что вполне приемлемо, а оказалось недостаточно, пришлось нагородить и получить что-то непонятное и ужасное.

VCO, спасибо за ответ, наверное именно этот вариант и буду использовать. Разве что программируемые аттенюаторы, хоть и имел с ними дело, не хотелось бы лишний раз использовать. Сейчас попробую подобрать элементную базу.

Думаю взять в качестве разветвителя разветвитель Mini circuits - SCP-4-1+, 4-канальный 1..400 МГц, ослабление 0.6 дБ
В качестве усилителя - Mini circuits - MAR-8A+, 25 дБ усиление, от постоянного тока до 1 ГГц.
Насчёт аттенюаторов, хотелось бы выполнить их непрограммируемыми. Чтобы можно было один раз подкрутить подстроечником. Что можете сказать насчёт этого?

Насчет ужасного и непонятного Вы точно подметили. Схема не выдерживает никакой критики.


Какая логика в выборе именно этого усилителя? Причем на частотах 10-20 МГц его усиление больше 31 дБ.

Схему на транзисторах всё же соберу, интересно что получится в реальности. А насчёт усилителя, у mini circuits не так уж и много усилителей, способных усиливать частоты 10 МГц, в основном нижняя частота ниже. По поводу усиления, да, многовато, пожалуй имеет смысл выбрать послабее

Используйте диффкаскад на входе в вашей схеме на транзисторах.

Общие потери на ваших частотах - примерно 6,5 дБ (смотрите таблицу Typical Performance Data)

Вам нужно выбрать усилитель по другому критерию - по максимальной выходной мощности в режиме компрессии 1 дБ (P1), а затем проверить, обеспечивает ли коэффициент усиления нужную выходную мощность. Надо искать не менее 26 дБм. У Mini-circuits таких нет в SMD-исполнении, и у TriQuint не нашёл, как ни странно. У Hittite есть, но они глубоко СВЧ-шные и жутко дорогие. Такое впечатление, что ОУ здесь более к месту.

На таких частотах можно элементарно по П-мостовой или Т-мостовой схеме на подстроечных резисторах собрать. Можно на обычных, а потом менять.

С точки зрения фазовых шумов усилитель нужно выбирать по следующим критериям:
1) Максимизация разности P1db - S21 - NF (можно подобрать больше 0)
2) Технология - Si, SiGe, InGaP на биполярных транзисторах (HBT) - для минимизации фликкер-шума
3) Хорошее согласование по входу/выходу (S11/S22 < -15 дБ) на основной и следующих двух гармониках.