усилитель с общим эмиттером Опции

[cerg19]

Здравствуйте.
Встала такая задача усилить сигнал с частотой 200МГц и амплитудой 1В до амплитуды 10В. Чтобы не наловить дополнительных шумов решил использовать транзистор BF799 со схемой включения с общим эмиттером. Схему взял из книжки Хоровиц Хилл "Искусство схемотехники" стр.84. и номиналы резисторов выбрал выбрал из расчёта коэффициента усиления = 10, но на выходе сигнал получается с усилением 1,5. Подскажите пожалуйста, что я делаю не так. Заранее спасибо

[Herz]

А чем измеряете?

[Пушкарев Михаил]

Здравствуйте.
Встала такая задача усилить сигнал с частотой 200МГц и амплитудой 1В до амплитуды 10В. Чтобы не наловить дополнительных шумов решил использовать транзистор BF799 со схемой включения с общим эмиттером. Схему взял из книжки Хоровиц Хилл "Искусство схемотехники" стр.84. и номиналы резисторов выбрал выбрал из расчёта коэффициента усиления = 10, но на выходе сигнал получается с усилением 1,5. Подскажите пожалуйста, что я делаю не так. Заранее спасибо

Первая ошибка - слишком мал ток коллектора. На 1,5 мА у транзистора граничная частота равна Вашей рабочей, что он может усилить. Ток коллектора следует увеличить до 15-25 мА. В практических схемах ВЧ каскады редко не имеют блокирующего конденсатора в эмиттере и имеют чисто резистивную нагрузку в коллекторе. Напряжение питания каскада на СВЧ-транзисторе не должно быть больше предельно допустимого напряжения коллектор-эмиттер, хотя в симуляторе транзистору не поплохеет и от 100 В.

[cerg19]

А чем измеряете?

Ничем, пока это модель в microcap и смотрю я сигнал на OUT

Первая ошибка - слишком мал ток коллектора. На 1,5 мА у транзистора граничная частота равна Вашей рабочей

Как я понял необходимо снижать сопротивление R4?

[Пушкарев Михаил]

Как я понял необходимо снижать сопротивление R4?

Напряжение питания каскада уменьшить до рационального 15 В, ток коллектора увеличить, все резисторы пересчитать. И, тем не менее, вряд ли в одном каскаде можно получить усиление 10. А поскольку конечная цель неизвестна, то больше и посоветовать нечего.

[xemul]

Напряжение питания каскада уменьшить до рационального 15 В,

ТС хочет амплитуду 10 В.

2 ТС:
- Вам в микрокапе должен быть интереснее анализ AC, а не Transient (Ваша цель - +20 дБ @ 200 МГц; придумаете ещё между делом АЧХ в интересующем диапазоне частот);
- на таких частотах обычно уже озадачиваются импедансами и источника, и нагрузки;
- возьмите более другой букварь - в ХХ, если склероз не подводит, тема ВЧ расчётов вообще не затрагивается. (10к в коллекторе при амплитуде 10 В на 200 Гц - вполне, на 200 МГц - нонсенс)

[yrbis]

как вариант смотать трансформатор

[ledum]

Без какого-нибудь жалкого подобия модели Вашего умножителя, неважно, на ДНЗ, p-i-n или варикапные эти расчеты просто носенс. Вам уже сказали, что обычных 100мВт (OP1dB=20dBm) чипов более, чем достаточно. Или Вы хотите наблюдать гонки на кто первый процесса испарения ДНЗ или усилительного каскада? Согласующая пассивная цепь, которую Вы в любом случае должны будете поставить, может легко дать 10В на высокоОмной нагрузке из 1В, но на 50Ом, при необходимости, что врядли нужно на самом деле.

[yxo]

На мой взгляд, вполне реализуемая задача с некоторыми "но". Надеюсь вы имеете ввиду не пик-ту-пик амлитуды. Если же это ампилитудные значения, транзистор скорее всего не пойдет, из-за низкого напряжения пробоя коллектор-эмиттер. Вот мои рекомендации.
1. Если по бюджету потребления вы не ограничины, сместите транзистор не на 15-25 мА, а так чтобы ft транзистора была максимальной (найдите в даташите).
2. Определитесь с рабочей точкой на базе и на коллекторе, чтобы транзистор не выключался и не уходил в насыщение при желаемой амлитуде. Имейте ввиду, что теоретически усилениие схемы с общем эмиттером = (падение на коллекторном резисторы /25.4mV).
3. Найдите номинал резистора в коллекторе исходя из выбранного тока в п.1 и рабочей точки в п2.
4. Определите сопротивление резистора в эмиттере . Это сопротивление задает ток транзистора. Напряжение на эмиттере примерно = напряжение на базе из п.2 - 0.7. Соответственно, ток транзистора = Vэ/Rэ
5. Делитель в базе задает напряжение на базе транзистора.
6. Подключите емкость в паралель с резистором в эмиттере, чтобы усилить сопротивление на желаемой частоте (если необходимо)
Это то, что вы должны сделать до моделирования схемы.

АС анализ не отражает серую действительность. После АС всегда делайте transient, если с АС все нормально кончено.

Другие "но".
Как было замеченно ранее, Вы должны знать импеданс источника и нагрузки. Импеданс источника и входной импеданс транзистора образуют делитель. С усилением 10, входная емкость будет около 10pF. Можете прикинуть, сколько вы потеряете в сигнале, даже если сопротивление источника 50 Ом. Каскодная схема может помочь в данном случае. Ну или та емкость из п5, если повезет.

Сопротивление нагрузки- тоже может быть проблемой. Образуется делитель между сопротивлением коллектора и нагрузкой. Кстати, скорее всего разделительный конденсатор на выходе тоже нужен? Если нагрузка резистивная, конечно.

Насчет шумов...эээ...основными источниками шума будут резисторы. Лучший способ борьбы с ними- режте полосу, особенно нижние частоты.

Не думаю что согласование импедансов нужно, если вы работаете с напряжением. Длинна волны в FR4 будет 0.75м. Если ограничитесь 0-7 см от источника до транзистора все будет нормально.

7. Самое главное. Устройте ритуальное сожжение Хорвица и Хилла.

Удачи

Сообщение отредактировал yxo - Feb 19 2012, 09:37

[MaslovVG]

На ваших частотах необходим учет паразитных параметров транзистора и монтажа. Ёмкость коллектор-база вносит существенную отрицательную обратную связь. А емкость коллетор-корпус схемы сильно уменьшает сопротивление нагрузки в коллекторе.

[Herz]

7. Самое главное. Устройте ритуальное сожжение Хорвица и Хилла.

Но не раньше, чем будете способны написать что-то более стоящее.

[ledum]

Не думаю что согласование импедансов нужно, если вы работаете с напряжением. Длинна волны в FR4 будет 0.75м. Если ограничитесь 0-7 см от источника до транзистора все будет нормально.

7. Самое главное. Устройте ритуальное сожжение Хорвица и Хилла.

А смысл выше 100МГц работать с напряжением? С мощностями удобнее. При чем здесь длина волны? Вон на прошлой неделе пришлось кучу кварцевых фильтров согласовывать. Обычные Г-цепи от 10МГц до 1ГГц. И импедансы от 50Ом тракта в 3кОм фильтра и обратно.
На счет ХиХа согласен. Здесь он больше вреда принесет, чем пользы. Чтобы его правильно применять на таких частотах, надо знать намного больше, чем в нем написано.
ТС уже даже картинки выкладывали из стандартных приборов, где обычный ГТ313 достаточен для раскачки ДНЗ. А при нынешних SBB(SBA)40(50)89 и ECG008B заниматься расчетом таких усилителей смысла нет. Это ему советовали люди, которые не один десяток умножителей делали.

Сообщение отредактировал ledum - Feb 19 2012, 09:53

[yxo]

А смысл выше 100МГц работать с напряжением? С мощностями удобнее. При чем здесь длина волны? Вон на прошлой неделе пришлось кучу кварцевых фильтров согласовывать. Обычные Г-цепи от 10МГц до 1ГГц. И импедансы от 50Ом тракта в 3кОм фильтра и обратно.
На счет ХиХа согласен. Здесь он больше вреда принесет, чем пользы. Чтобы его правильно применять на таких частотах, надо знать намного больше, чем в нем написано.
ТС уже даже картинки выкладывали из стандартных приборов, где обычный ГТ313 достаточен для раскачки ДНЗ. А при нынешних SBB(SBA)40(50)89 и ECG008B заниматься расчетом таких усилителей смысла нет. Это ему советовали люди, которые не один десяток умножителей делали.

Лучше скажите в чем смысл не работать с напряжениями . Транзистор это источник тока управляемый напряжением. Какую мощность вы ему передадите это дело второе, а вот ток коллектора будет опредлется размахом напряжения на базе. Более того, любая транзисторная схема считается оперируя током и напряжением в узлах, и режим в котором находится транзистор тоже опредлется током и напряжением.

Длинна волны при том, что в данном случае я могу рассмотривать цепь как схему с сосредоточенными параметрами. Я и на ГГц-ах работаю с током и напряжением

[ledum]

Лучше скажите в чем смысл не работать с напряжениями . Транзистор это источник тока управляемый напряжением. Какую мощность вы ему передадите это дело второе, а вот ток коллектора будет опредлется размахом напряжения на базе. Более того, любая транзисторная схема считается оперируя током и напряжением в узлах, и режим в котором находится транзистор тоже опредлется током и напряжением.

Длинна волны при том, что в данном случае я могу рассмотривать цепь как схему с сосредоточенными параметрами. Я и на ГГц-ах работаю с током и напряжением

Я тоже на Гигагерцах иногда работаю. Но то, что происходит в транзисторных нелинейных каскадах с постоянной трансформацией сопротивлений мне как-то проще считать прикидывать по мощностям. Кстати, раз на то пошло - всю жизнь учили на моей кафедре полупроводников - транзистор - токовый прибор. Достаточно линейный. И очень неудобно загонять транзистор в нелинейщину источником напряжения применять ламповые методики управляемого напряжением источника тока. Наверное потому Дорофеевский усилитель в режиме Б из 3 Радио за 91 год на нормальной комплектовке (хотя бы 544УД2 вместо 140УД8) звучал по мне намного лучше всяких Суховских, Зевских, ТДА-шек и ЛМ-ок. Там транзисторы возбуждаются источником тока.
Более того, очень трудно просчитать стандартными методами устойчивость усилка на тех же 200МГц. Любимое место возбуда большинства АТФ-ок и БФП-шек. В случае если коэффициент устойчивости падает меньше единицы. Когда отраженный от нагрузки сигнал и прошедший назад на вход сигнал возбуждает колебания в каскаде при определенных импедансах нагрузки, источника сигнала и соотношения прямой и обратной передачи, ЕМНИП в ХиХе о таких вещах даже не упоминается.
Ладно, завязываю, а то опять на холивор можно нарваться. У ТС конкретная задача - раскачать умножитель на ДНЗ. Мне кажется, он подошел не с той стороны. Надо сначала построить модель такого умножителя, а потом решать надо ему вообще усилитель или нет. Мне в последнем изделии хватило простой выфильтровки с 200МГц формирователя на тайнилоджик. После одного каскада усилителя на SBB получилось 10дБм на 1ГГц.
Кстати, есть нюансы с расстоянием выходного фильтра до ДНЗ. Его можно подобрать так, что эффективность определенной гармошки будет значительно выше за счет использования отраженной от фильтра мощности неиспользуемых гармошек. В ХиХе об этом тоже врядли говорится.

Сообщение отредактировал ledum - Feb 19 2012, 18:48

[yxo]

Ладно, завязываю, а то опять на холивор можно нарваться. У ТС конкретная задача - раскачать умножитель на ДНЗ. Мне кажется, он подошел не с той стороны. Надо сначала построить модель такого умножителя, а потом решать надо ему вообще усилитель или нет.

Про задачу автор ничего не говорил. Тема называется "хочу чтобы каскад работал". В любом случае, чтобы там не было после усилителся, "оно" характерезуется импедансом. Этого достоточно в 99% случаев чтобы разработать усилитель (+ импеданс источника, конечно).

Сообщение отредактировал yxo - Feb 19 2012, 19:08