Amplificator cascoda cu tranzistor SiGe si bipolar cu Si

[lukeme]

Nu ma refer la autooscilatii, ci la amplificarea in tensiune, care se pare ca e mai mare la montajul lui Mark.

Cel putin, asa am inteles din afirmatiile dl. Sabac, care se pare ca a simulat schema.

Editat Septembrie 13, 2017 de lukeme

[VAX]

E mistocareala. Cascoda are oricum amplificarea mai mare decat circuitul cu emitorul comun. Si lucreaza stabil, din cauza cupajului extrem de redus intre iesire si intrare. Dar cascoda are zgomotul de fond putin mai mare. Montajul lui Mark are sanse de 100% sa autooscileze (GHz), deci nu se mai poate vorbi de amplificare. Si cascoda poate sa oscileze daca nu se respecta regulile pentru amplificatoare UIF, care se aplica si la montajele cu BF-uri obisnuite, cu Ft<1GHz.

[lukeme]

Spuneti ca afirmatiile Dl. Sabac sunt mistocareala?

[VAX]

Domnul Sabac zicea ca autooscileaza si tranzistorul SiGe din cascoda, cu inductantele minime de la conectarea colector SiGe - emitor Si. Cum ar putea sa lucreze stabil montajul lui Mark, cu sarcina aperiodica de mare impedanta ? Despre ce amplificare mai poate fi vorba, daca montajul oscileaza pe cine stie ce frecventa (GHz) ? Si cascoda poate sa oscileze foarte usor, dar nu de la tranzistorul SiGe (el sta cuminte - incastrat la "subsol") ci pe ansamblu, ca orice amplificator de RF. Sunt mai multe moduri in care pot sa apara oscilatiile si se trateaza separat.

[Marele Savant]

6 lire plus 6,5 transportul 5o bucati BFP420 infineon

 

art. 141587458325 pe ebay

[gsabac]

Schema lui Mark da rezultate mai bune decat o cascoda? E posibil sa fie datorita repetorului de pe iesire?

De ce nu incercati o cascoda urmata de un repetor?

Sunt curios ce rezultate se obtin din simulare.

Schema propusa de @VAX si examinata in postarea #27 are o amplificare de 20dB pe 50 ohmi si banda de la 1MHz la 2000MHz.

Schema realizata de @Mark-S, postarea #47 are o amplificare de circa 40dB pe 300 ohmi si banda de la unde scurte pina la UUS,

dar bineinteles ca mai amplifica 30dB si la citeva sute de MHz si chiar 20dB la 1000MHz.

Desigur daca se pune repetor si sarcina de 300 ohmi banda de frecvente va fi mult mai lineara decit amplificatorul simplu

si amplificarea putin mai mare. Este de fapt foarte clar tehnic si matematic, ca de la circa 16 dB amplificare cu zgomot mic,

zgomotul etajului al doilea este putin important, la adaptari corecte in putere.

Scuze, dar nu se merita simulari suplimentare de amplificare, stabilitate sau zgomot, in acest topic.

Curentii din schema realizata de @Mark-S sunt in poza.

Tensiunile:

Dupa cum se vede pe diagrame, curentii sunt destul de stabili pentru aceasta aplicatie. De fapt se pot calcula cu

usurinta daca se porneste de la datele din catalogul Siemens.

Poate exista vreun user pe forum care poate sa dea o replica matematica la variatia punctelor statice cu temperatura

la aceasta schema simpla.

 

@gsabac

Editat Septembrie 13, 2017 de gsabac

[lukeme]

Am simulat schema lui Mark, cu BFP420 si BF199, cu o mica modificare, bobina de 0,45uH in loc de 22uH.

Amplificarea in tensiune e de 45db la 100Mhz.

Ceea ce e interesat e ca diagrama Bode arata ca si cum ar exista un circuit LC acordat pe 100Mhz - care ar fi explicatia?

[VAX]

@lukeme

 

Chiar este un circuit LC, alcatuit din L si capacitatile tranzistoarelor. Verificati singur cat ar fi capacitatea care da rezonanta la frecventa respectiva cu inductanta de 0,45uH. Dupa asta verificati daca se potriveste cu ce este in montaj. Vedeti in foaia de catalog cat are tranzistorul SiGe capacitatea colector-emitor si cat este capacitatea la intrarea lui BF199 (de bariera + de difuzie) pe jonctiunea baza-emitor (minim 10 pF - estimat).

 

@gsabac

 

Aici nu este vorba despre cat de bine amplifica "montajul lui Mark", ci de corectitudinea circuitului de polarizare si de oscilatiile care apar la tranzistorul cu SiGe cu sarcina inductiva in colector. Sunt multe greseli de proiectare acolo.

Nu v-a dat pe simulare ca autooscileaza ? La cascoda ati fost extrem de scrupulos si ati spus ca montajul este instabil si din cauza inductantelor (foarte mici) de la conexiunea dintre colectorul lui Q1 si emitorul lui Q2.

Alt aspect ar fi ca nu este diferenta de amplificare intre cascoda si etajul cu emitor comun (au aceeasi transconductanta gm=Ic/Vt), ci de stabilitate (la cascoda este foarte redus cuplajul dintre iesire si intrare) si de factor de zgomot (ceva mai mare la cascoda).

Si cascoda prezentata de mine are amplificarea de 200 (46 dB) simulat cu CM6, dar in gol, fara sarcina de 50 ohmi la iesire. In mod evident daca i se pune un repetor de semnal cu FET, amplificarea se mentine si pe sarcina mica (mai scade putin, cu cativa dB, dar este peste 40dB).

 

 

Nu am inventat eu montajul cascoda, ca sa fie clar pentru toata lumea, ci am propus varianta de amplificator cascoda cu tranzistoare SiGe + Si ca sa "incastraz" tranzistorul cu SiGe intre puncte de impedanta mica si sa reduc (practic la zero) posibilitatea sa oscileze pe frecventa foarte mare (GHz). Cu asta l-am linistit (este "castrat", sta cuminte). In plus am venit cu ideea utilizarii unor LED-uri pentru stabilizarea tensiunii in baza tranzistorului Q2. Solutia asta tehnica, de stabilizare a tensiunii la valori mici (cativa volti) cu LED-uri, am vazut-o aplicata in scheme japoneze (videorecordere Hitachi), inca din anii '80.

Editat Septembrie 14, 2017 de VAX

[lukeme]

Bineinteles ca stiam, chiar calculasem capacitatea echivalenta rezultata aflata in paralel cu bobina, care este de 5,63pF.

Doar verificam daca mai exista specialisti de "talia mea"(1,83m).

Daca cascoda dvs se conecteaza direct la o impedanta de iesire de 50R amplificarea in tensiune se "prabuseste" raportat la circuitul cu iesirea in gol.

De aceea e necesar un etaj repetor la iesire.

Editat Septembrie 14, 2017 de lukeme

[VAX]

La iesire se poate conecta un alt etaj de amplificare, cu impedanta la intrare mare, nu neaparat sarcina de 50 ohmi. La frecvente joase (US) chestia cu 50 ohmi nu este batuta in cuie.

 

Eu am dat decat ideea de lucru, nu varianta finala. Presupun ca cei care abordeaza montaje cu tranzistoare SiGe au suficienta experienta in constructia amplificatoarelor de RF, nu sunt chiar incepatori. Asta trebuie sa retineti, ca se pot folosi tranzistoare SiGe si la frecvente mult mai joase decat indica producatorii in foile de catalog. Dar cu artificii de proiectare si de realizare practica prin care sa se evite oscilatiile in domeniul gigahertilor. Chiar si asa, cu cascoda, montajele pot sa oscileze usor, dar ca orice amplificator de RF. Ecranarea si legaturile cat mai scurte sunt necesare.

 

Sper sa nu casune toti sa cumpere tranzistoarele SiGe ramase la pret mic la tme.eu. Sa mai lase cateva si pentru noi, astia mai batrani si cu buzunarul mai gol.

Editat Septembrie 14, 2017 de VAX

[gsabac]

Din analiza schemei de mai jos cred se poate deduce de ce schema @Mark-S este destul de stabila termic

si felicitari pentru inventatorul circuitului.

Curentul de baza este obtinut din tensiunea de alimentare, minus cele doua tensiuni de baza emitor, care ambele

cresc sau scad simultan cu temperatura. Doar diferenta lor contribuie la modificarea curentului de baza pentru Q2(BFPxxx),

dar si modificarea parametrului h21 cu temperatura. In concluzie shema este asemanatoare ca idee de functionare,

cu "oglinda" de curent din circuitele integrate sau amplificatoare.

 

@VAX, am apreciat cu totii topicul, ideea si schemele propuse, sunt interesante si poate sunt amatori

care sa le testeze practic, deoarece in teorie merg ca unse.

 

@gsabac

Editat Septembrie 14, 2017 de gsabac

[VAX]

Va inselati, din pacate.

Ambele tensiuni pe jonctiuni scad cand creste temperatura cu 2-2,5mV/K, dar daca va uitati cu atentie, potentialul in emitorul lui U1 creste (pentru ca baza este la potential constant (= 3V), in timp ce potentialul in baza lui Q1 scade (emitorul este la masa). Ambalarea termica se poate produce. Dar nu asta este cel mai grav lucru, ci ca nu exista element de limitarea curentului prin Q1. Curentul de colector al lui Q1 este in functie de rezistenta R1 =12K, ceea ce nu este in regula. Daca din intamplare se pune un tranzistor cu beta de 2-3 ori mai mare decat cel pentru care s-a facut simularea, curentul de colector va fi de 2-3 ori mai mare. Astfel de circuite de polarizare a tranzistoarelor bipolare se intalneau doar prin primele carti (pentru amatori) din anii '60. Multe tranzistoare s-au ars din cauza lor. In prezent nu am mai vazut scheme de polarizare fara reactie negativa de stabilizare a PSF, respectiv fara ceva care sa limiteze curentul maxim prin tranzistor.

Nu este in regula nici cu JFET in sursa lui U1, la o tensiune atat de mica (2,45V), pentru ca la Ugs=0 se comporta rezistiv, nu intra pe zona de curent limitat (regim pentoda). Mai cinstit era sa puna un rezistor inseriat cu un drosel (pentru marirea impedantei).

 

 

Nu-l mai felicitati atat pe domnul Mark, ca n-a inventat nimic, este o schema clasica (dar preluata cu greseli).

Va rog sa nu mai sustineti afirmatii incorecte din punct de vedere tehnic, doar ca sa ma contraziceti.

 

Montajul "lui Mark" oscileaza pe frecvente mari, sau este stabil ? Ce va arata simulatorul ?

Editat Septembrie 14, 2017 de VAX

[lukeme]

VAX, chiar ai simulat aceasta schema sau doar faci afirmatii ... ?

Tare ma tem ca esti doar un diletant cu "pretentii"... las-o mai moale sefu', nu ne convingi..

[VAX]

Ce sa simulez domnule ?

Aici era vorba de cum se proiecteaza corect un circuit. Dumneata ai mai vazut pe undeva (in note de aplicatie de la firme, in scheme de aparatura profesionala, etc) polarizare prin rezistor in baza tranzistorului, fara un rezistor (in emitor sau colector) pentru limitarea curentului si in general fara reactie negativa in cc? Nu este clar ca circuitul acela de polarizare expune tranzistorul la distrugere prin supracurent in colector ? In rest merge pe simulator si poate sa mearga si in mod real (mai rau e cu intrarea in oscilatie in UIF), dar in situatie particulara, prin alegera atenta a rezistorului. Daca schimbi tranzistorul (in caz ca se arde) trebuie sa schimbi si rezistorul din baza. Un circuit corect de polarizare asigura acelasi curent de colector (aproximativ) pentru variatii mari ale amplificarii in curent (beta) a tranzistorului.

[lukeme]

Fix Pix.. si mai ai si nesimintirea sa il denigrezi pe dl. Sabac...

Vax...!

Si despre bietul Mark, mi-ai scris pe PM:

 

 

" Nu a construit nici un montaj, stati linistit. Are imaginatie, nu e prost, dar nu stie bine electronica. Nici nu cred ca a pipait tranzistoare SiGe."

 

Enjoy!