Impedans i HF-småsignalforstærkere...

Hej, håber at nogen kan hjælpe mig...?

En udfordring kan jo være, at bestemme et godt DC-arbejdspunkt for en (delvis) jorderet emitter/source koblet transistorforstærker (BJT eller FET)... f.eks. til en LF-forstærker.

Men synes, at forvirringen bliver stor, når vi roder med HF. F.eks. når vi (I højere grad) har behov for at matche impedanser ved hjælp af impedanstransformatorer på hhv. ind- og udgang: Denne del har jeg OK styr på.

Men jeg har behov for hjælp mht. at kunne bestemme impedanserne på transistorsidens ind- og udgang... evt. et par "hygge-regler"?

Hilsen
Lars
OZ0LTT

Svar til #1:
Dr OZ0LTT, Lars
Z in på div. FET s, 2 DG Fets mv, hmm - tja man skal ikke spegulere for meget over det, da det Z, jo rent faktisk bliver rent ohmsk ved F.res. så når du ER lidt over hhv. under, er kredsen hhv. Induktiv hhv. capasitiv, som så indgår som en del af afstemningen selv, Lad os sige at vi bevæger os fra J+ til J- . Og på LF er Z meget høj stigende til måske 1 Kohm på 150 MHz, så det er ikke værd at spilde tid på, da der ER så mange forhold, der spiller ind, så lav det, og prøv.
Og mht. FETs, så er det typ. støjtallet, lavest der sigtes efter. Andet dynamikegenskaber, gain mm.

VH / VY 73 de Proff, OZ5IQ, Kim QRL med HF i 40 år. Kontakt mig

Svar til #2:
Hej Kim, tak for dit svar.
Spekulerede ikke (i første omgang) på, at forstærkeren skulle bringes i resonans med en passende kapacitet. Tanke-eksperimentet drejede sig mest over, hvordan man bestemmer arbejdspunkt og impedanserne i det 'rå' transistor-trin.
Sidstnævnte mhp. en passende impedansmatching... 50 ohm eller flere hundrede ohm til et krystalfilter... eller hvad der nu ønskes.

Tænker, at Zin på FET er ret enkel, da den (minus snyltekapacitet) kan termineres med en passende (dominerende) gatemodstand. Men mindes, at indgangsimpedansen på en BJT er en parallelforbindelse af hhv. arbejdspunktsmodstandende og emittermodstanden.
Tænker, at udgangsimpedansen er bestemt ud fra Ic, som vi bestemmer udfra vores arbejdspunkt, men jeg er ikke sikker?

Hilsen
Lars
OZ0LTT

Svar til #3:
Hej igen :Jeg var selv en selvbygger af div. små kredsløb til VHF, før jeg lærte at dimentionere sådanne.
Generelt, vil jeg sige , lod det sammen og få det optimeret . Det kan være egen støj, dynamikegenskaber gain mv. Det der med Zin og ud - lod det sammen og leg med det.
OZ5IQ, Kim Roskilde

Svar til #4:
Super fin pointe. Det er også således, at jeg selv arbejder... :-)
Men hvis jeg f.eks. gerne vil forstærke et signal før og efter et MF-filter. Så tænker jeg, at det forsat vil være en god ting, hvis der er nogenlunde styr på impedanser (evt. i transformeret udgave) i forstærkerne omkring filteret, således filteret "ser" det rigtige load i begge ender (mht. minimering af rippel i pasbåndet mv.).
Det er ikke noget problem, at dimensionere transformatorerne, men jeg er lidt i tvivl om, hvad vi "ser" ind i på transistorsiden.

Hilsen
Lars
OZ0LTT

Svar til #3:
Der er et par programmer; gratis, der kan hjælpe dig... AppCad og RF-SIm 99
Ellers er det vist nogenlunde sådan her, rækkefølgen er:
Bestem klasse/dc arbejdspunkt (AppCad)
Mål eller simuler Zin/Zout (RF-sim99)
Bestem de impedanser der skal tilpasses til (Datablade)
Læg dem i smithkortet og find de elementer L/C der kan klare tilpasningen.
Ofte kan man få scatter parametre opgivet ved et bestemt dc arbejdspunkt, og jeg mener, at RF-Sim99 kan håndtere en sådan fil.
Ellers er der et program der hedder PUFF (dos) i den lave ende, og MicroWave Office i den anden ende; dem jeg kender bedst...
Masser af muligheder; måske skal man bare vælge at benytte det man kan få fat i, og så lære det godt at kende...
Det er nu længe siden jeg har rodet med det her, så bær over med mig, hvis der er noget der er uklart...

Svar til #1:
Hej

Det virker som om du ikke er "helt grøn" ud i elektronikkens mysterier. Hvis du desuden ikke bliver skræmt ved tanken om at simulere, kan jeg anbefale dig at kigge nærmere på QUCS (Quite Universal Circuit Simulator). Programmet er åben source og findes til flere platforme, herunder Windows. Du kan importere Spice modeller af komponenter, herunder transistorer, i programmet. Se her hvordan:

https://electronics.stackexchange.com/questions/ 159838/how-do-i-import-a-spice-model-int o-qucs

QUCS læner sig i brugerflade såvel som funktion kraftigt op ad det professionelle ADS.
I modsætning til f.eks. Spice, er dette program i meget høj grad designet til RF med alt hvad det indebærer.
Kig på nettet; Der er masser af litteratur og eksempler at finde. Specielt vil jeg fremhæve "RF L Band Amplifier Design using QUCS Studio" af Jose M. Campelo.
Det er et 100 siders PDF dokument, der trin for trin beskriver designet af en L bånds forstærker ved hjælp af QUCS. Dokumentet findes her:

http://dd6um.darc.de/QucsStudio/RF%20L%20Band%2 0Amplifier%20Design%20using%20QucsStudio %20Tutorial.pdf

Når man så har fået lidt rutine, er der studiestof til et par måneder i QucsStudio Tutorial Part 1 og 2 ;-)

http://www.gunthard-kraus.de/qucsstudio/Tutoria l_English.pdf
http://www.gunthard-kraus.de/qucsstudio/Tutoria l_part%202_HB.pdf

Med et værktøj af denne kaliber til 0 (nul!) kroner, er der ikke så meget at spekulere over. Det tager lidt tid at lære værktøjet at kende, men herefter vil du bare ikke undvære det.

Ps.: QUCS er PUFF langt overlegen. Microwave Office Design Suite (National Instruments) derimod er ikke at kimse ad. Jeg har anvendt den i nogle år. Men du kommer ikke langt med det program for under et par hundrede tusinde kroner, så det er jo nok ikke lige den vej du skal :-)

God fornøjelse!
Hans-Jørgen Petersen

Svar til #7:
Ja, PUFF er ret rustikt; jeg ved ikke, om det fortsat udvikles ? Jeg har en version af MWO; 2004, tror jeg, som jeg benyttede flittigt engang. Det bliver den, der får en renæsance, sammen med RFSIM og AppCad.

Lige nu begrænser mine HF eksperimenter sig til at måle impedansen i forskellige antenner, og så bygge en passende tilpasning til dem. Men det bliver snart vinter igen, og så ligger der et par opgaver og venter.
Tak for tippet om QUCS; jeg vil kigge på det, til vinter ;-)

Svar til #8:

Hej Lars Juel

Jeg fik ikke rettet "Svar til" der skulle have været til #1 :-) - er rettet nu.

Ja, Glæd dig til QUCS, men lad vær' med at tale om vinter nu, hvor jeg glæder mig over det herlige vejr ;-)

Når du nu skal lege, er der jo også gode gamle Aplac, der i dag er "motor" i Microwave Office.

Den gamle 16-bits udgave (Aplac 7.0) fra 90'erne er faktisk stadig et overordenligt kompetent værktøj.
Det tager tid at lære, men det giver i den grad "pengene igen".
Versionen der i sin tid (før salget til Microwave Office) blev frigivet af AplaC Solutions, kan findes her.

http://www.sss-mag.com/swindex1.html

Husk også at downloade programmet "Nasse172" der er det grafiske interface til Aplac, der ellers kører i ren tekst/kommandolinie mode.
Nasse er iøvrigt udviklet af Nokia (Nokia Application Specific Schematic Editor), fordi det blev lidt for nørdet, at køre uden grafisk interface!

/Hans-Jørgen

Svar til #9:
Damn, Hans-Jørgen, jeg blev lige så glad for roserne... hehe...

Ja, nu du nævner det, kan jeg også erindre Aplac... Det var nu ikke noget jeg brugte så meget tid på; brugerfladen var meget lidt intuitiv, så det blev hurtigt lagt væk.
Der var også et program fra et universitet i Sydney; det betalt jeg for, men om jeg kan huske hvad det hed ???
Mit største problem med MWO er iøvrigt, at få importeret dxf filerne (printudlægget) til Eagle. Ja, det er vel et problem med Eagle og de ulp der er tilrådighed her. Det ville jo være en fantastisk rar ting, at man kan tage sit hf printudlæg ind i Eagle, og så lave alle de øvrige kredsløb her; dc reguleringer, afkoblinger, sekvensere etc. Alle de kredsløb hvor banerne er ukritiske... Nå, senere, når det bliver mere koldt... ;-)
Ok, jeg håber trådstarter har fået nogle input; jeg hopper ud her, med tak for gode input...

Svar til #7:
Hej Hans-Jørgen, tak for dit svar!
Det ser sgu godt ud, minder mig om de gode dage med Electronic Workbench og Spice. :-)
Virker som en brugbar måde, det er ihvertfald nemmere, at udvikle prototyperne på skærmen fremfor på værstedsbænken.

Vidste ikke, at der fandtes en gratis/open source af et lignende program.
Så nu ved jeg endeligt, hvad sommervejret kan bruges til! :-)

73 de OZ0LTT

Svar til #8:
PUFF er ET HF program.
Jeg troede vi snakkede LF ?
Kim L OZ5IQ

Svar til #12:
Jeg hæfter mig ved 3 linie i #1 Derfor mine henvisninger til HF design progammer...

Svar til #1:

Kig fx på:
https://da.wikipedia.org/wiki/F%C3%A6lles_emitte r
https://da.wikipedia.org/wiki/F%C3%A6lles_source

U310 FET preamplifier:
http://www.qsl.net/yo5ofh/projects/preamplifier s/u301_fet_preamplifier.htm

Common Gate Amplifiers:
http://people.seas.harvard.edu/~jones/es154/lec tures/lecture_6/pdfs/lecture23.pdf

Very High IP3 LNA for 144 MHz:
http://lea.hamradio.si/~s53ww/4xbf998/4xbf998.h tm

-

http://wb0dgf.com/preamp.htm
Citat: "...Sequencers..."

Med store mængder formler:

A Comparison of Various Bipolar Transistor Biasing Circuits.
Application Note 1293:
https://ia800802.us.archive.org/24/items/ACompar isonOfVariousBipolarTransistorBiasingCir cuits/v13n4pg30.pdf
https://www3.nd.edu/~hscdlab/pages/courses/micro waves/labs/Agilent1293.pdf

Bias Circuits for RF Devices:
http://www.qsl.net/va3iul/Bias/Bias_Circuits_fo r_RF_Devices.pdf

Svar til #13:
Hej 1FUS

Det skriver han jo netop, han har styr på .

VY 73 de 5IQ, Kim