Hallo zusammen Ich versuche gerade in einem Laboraufbau den HF-Verstärker CA2832C zum Laufen zu kriegen. Er sollte Signal im Bereich von 50 bis 100 MHz verstärken und eine Ausgangsleistung von ca. 30 dBm erbringen. Datenblatt: http://www.qsl.net/n2ckh/ca2832c.pdf Leider beträgt der gemessene Gewinn deutlich weniger als die spezifizierten 34 dB. Ich vermute folgende mögliche Fehlerquellen: 1) Fehlende Impedanzanpassung: Aus- und Eingang sollten 50 Ohm-Impedanz haben. Mir ist auf Grund des Datenblatts nicht klar, ob dafür Anpassungsschaltungen nötig sind, oder ob das bereits auf dem Chip realisiert ist. (Falls ja, wie müsste die Anpassung am besten passieren? Pi-Dämpfungsglieder?) 2) HF-Einstrahlung auf die Versorgungsspannung Bis jetzt ist nur ein 10 nF Kondensator zwischen dem Pluspol der Versorgungsspannung und der Masse geschaltet. Wäre eine bessere HF-Isolation (z.B. mit einer Spule in Reihe) gut? Wie genau müsste eine solche HF-Isolation in den Versorgungsleitugen genau ausschauen und dimensioniert sein? Besten Dank für jede Hilfe
Der ist offenbar auf 50 Ohm gematcht, schau dir mal S11 (Eingangsreflexion) und S22 (Ausgangsreflexion) an, das sind Werte um -20 dB, das ist eine ganz gute Anpassung (Reflektierte Welle ist 20 dB schwächer als hinlaufende). 10nF sind ein falscher Wert bei 100 MHz zum Abblocken der Betriebsspannung, schalte mal was im Bereich einiger 100pF parallel dazu. Ich weiss aber nicht, ob das der Grund ist. Wie wurde der Gain gemessen?
> Leider beträgt der gemessene Gewinn deutlich weniger als die > spezifizierten 34 dB. Ich vermute folgende mögliche Fehlerquellen: - HF-Transistor hat falschen Arbeitspunkt - HF-Transistor ist falsch angepasst - HF-Transistor ist defekt - HF-Transistor oszilliert Mehr Fehlerquellen fallen mir nicht ein.
> 2) HF-Einstrahlung auf die Versorgungsspannung > Bis jetzt ist nur ein 10 nF Kondensator zwischen dem Pluspol der > Versorgungsspannung und der Masse geschaltet. Wäre eine bessere > HF-Isolation (z.B. mit einer Spule in Reihe) gut? Wie genau müsste eine > solche HF-Isolation in den Versorgungsleitugen genau ausschauen und > dimensioniert sein? Du brauchst fuer den Arbeitsfrequenzbereich Deines Transistors eine moeglichst hohe Impedanz in den Bias-Leitungen. In der Regel machen sich Induktivitaeten und Tiefpassfilter mit passenden Kondensatoren gut. Die verwendeten Bauelemente muessen fuer den Frequenzbereich geeignet sein, Untersuche die Situation in Deiner Schaltung mit dem Spektrumanalysator.
Danke für die Antworten. Den Gain habe ich mit Funktionsgenerator und Oszilloskop gemessen. Die 10 nF bei der Versorgungsspannung sind so im Datenblatt angegeben. Trotzdem habe ich jetzt mal noch 470 pF parallel geschaltet. Das hat aber nichts geändert. Die Versorgungsspannung habe ich auch auf dem Oszi angeschaut. Sie zeigt zwar ein gewisses Rauschen, aber keine mit dem Signal korrelierende Schwankungen. Da eine Impedanzanpassung bei 50 Ohm-Systemen offenbar nicht nötig ist, nehme ich jetzt an, dass das Problem bei der Kühlung liegt. Das Bauteil ist zwar auf ein grosses Stück Kupfer geschraubt, aber wird trotzdem sehr heiss. Allerdings müsste der Gain gemäss Datenblatt auch bei 100 °C noch weniger als 1 dB vom spezifizierten Wert bei 25 °C abweichen. @HF-Vollprofi > - HF-Transistor hat falschen Arbeitspunkt > - HF-Transistor ist falsch angepasst > - HF-Transistor ist defekt > - HF-Transistor oszilliert > Du brauchst fuer den Arbeitsfrequenzbereich Deines Transistors eine > moeglichst hohe Impedanz in den Bias-Leitungen. Es handelt sich um eine integrierte Schaltung. Es muss daher weder der Arbeitspunkt richtig gewählt werden, noch gibt es (extern zugängliche) Bias-Leitungen. Das haben die Ingenieuere von Motorola bereits (hoffentlich richtig) erledigt.
Die Methode den Gain zu messen ist - nett Gesagt - unüblich. Ich hoffe der Ausgang war während der Messung wenigstens einigermaßen angepasst. Und ich hoffe auch, dass das Oszilloskop nicht kaputt gegangen ist. Ansonsten auf niederimpedante Masse achten. Sonst gibt es ein Feedback über den induktiven Anteil der sowohl Verstärkung als auch Impedanz beeinflusst. (Manchmal gewollt - hier aber sicher nicht mit positiver Auswirkung.) Viele Grüße, Martin L.
>Den Gain habe ich mit Funktionsgenerator und Oszilloskop gemessen.
Das kann man richtig oder falsch machen. Der Funktionsgenerator muss
natuerlich die 50 Ohm bringen, das Scope das Watt an 50 Ohm vertragen,
was automatisch einen Powerattenuator, resp abgeschlossenen Richtkoppler
bedingt. Ja. Und zu guter letzt muss man sich an den Eingangsbereich
halten. Frequenz- wie amplitudenmaessig. 30dBm, also 1 Watt sind 20Vpp
da kommt nicht mehr. Da kann man also nicht mit mehr als -4dBm an den
Eingang, das waeren dann weniger als 400mVpp.
Alles mehr als 400mVpp am Eingang wird eine zu kleine Verstaerkung
haben.
Klar ?
Auf 50 Ohm-Anpassung habe ich geachtet. Der Generator hat einen 50 Ohm-Ausgang. Das Oszilloskop einen hochohmigen Eingang (1 MOhm, 50 pF). Um diesen auf 50 Ohm zu bringen wurde ein T-Stück montiert (direkt an den Eingang, d.h. Abzweigung so kurz wie möglich) und das andere Ende auch wieder mit 50 Ohm abgeschlossen. Um den Abschlusswiderstand nicht zu überlasten wurden noch Attenuators dazwischen geschaltet (deren Abschwächung natürlich bei der Berechnung des Gains berücksichtigt wurde). Das Eingangssignal lag bzgl. Frequenz- und Amplitude innerhalb des gemäss Datenblatt spezifizierten Bereichs. Inwiefern ist dieser Messaufbau ungeeignet? Wie würde ein besserer aussehen?
Kann man fuer 80MHz noch machen. Viel wichtiger ist, die 400mVpp am Eingang nicht zu ueberschreiten.
Die Messung mit dem Oszilloskop ist etwas unkonventionell und fehlerträchtig. Ich würde mal am Abschlußwiderstand mit einem Diodendetektor die Ausgangsspannung messen...die Genauigkeit bei 30dBm ist hervorragend, sollten ca. 10V Gleichspannung anstehen.
Der CA2832C kann bei 28V Versorgungsspannung über 3W Ausgangsleistung an eine 50-Ohm-Last abgeben. Gute Anpassung und Kühlung sind dabei sehr wichtig - sonst lötet sich irgendwann einer der Endtransistoren selbst vom Keramiksubstrat aus, und das war's dann: die Verstärkung bricht um 6..8dB ein, und die Ausgangsleistung liegt nur noch bei etwa 400mW. Wenn diese Daten zu Deinem Modul passen, ist es vermutlich leider bereits kaputt. Der Kühlflansch des Moduls sollte nur so heiß werden, daß man ihn mit der Fingerspitze wenigstens 10 Sekunden berühren kann, ohne hinterher eine Art Urschrei ausstoßen muß. Bei mir hat sich zur Abblockung der Versorgungsspannung eine Kombination aus 10uF Tantalelko parallel zu einer Kombination aus 100nF in Reihe mit 10 Ohm bewährt. In Richtung zur Spannungsquelle kommt dann noch eine 1uH-SMD-Drossel dazu. Der innere Schaltungsaufbau des Verstärkers besteht übrigens aus mehreren übertragergekoppelten Gegentaktstufen, arbeitet im A-Betrieb und nimmt bei 28V bis zu 630mA auf, und zwar unabhängig von der Aussteuerung! Deshalb unbedingt auf die Kühlung achten.
Danke fuer die kompetente Antwort. Ich nehme unterdessen auch an, dass das Problem wohl bei der Kuehlung liegt. Das IC wurde schon sehr heiss. Wenn ich deine Abblockschaltung richtig verstanden habe, sieht diese so aus:
1 | L1 |
2 | +Vsupply ----^^^^^^-------------- Vcc an CA2832C |
3 | | | |
4 | | | |
5 | | --- |
6 | --- | | |
7 | C1 --- | | R1 |
8 | | --- |
9 | | | |
10 | | | |
11 | | --- |
12 | | --- C2 |
13 | | | |
14 | | | |
15 | GND---------------------------- GND an CA2832C |
Mit folgende Werten: L1 1uH SMD C1 10uF Tantalelko R1 10 Ohm C2 100nF Die Funktion von R1 verstehe ich nicht wirklich. Dieser Widerstand erhoeht doch nur den ESR-Wert von C2! Ist das gewollt?
Für Dämpfung benötigt man eine Senke für die Energie. Das ist den meisten nicht klar. Eine Anordnung von hochqualitativen Bauelementen in einem Filter kann also für sich allein gar nicht funzen. Gruß - Abdul
Ich kenne den Baustein nicht genau, aber: Solche RC-Glieder parallel zur Betriebsspannung sieht man öfters bei HF-Endstufen. Sinn und Zweck der Schaltung ist es dem PA-Transistor einen breitbandigen reelen Abschluss zu geben der also auch über den eigentlichen Nutzfrequenzbereich hinaus geht. Damit wird ein parasitäres Schwingen verhindert.
Die CA...-Typen stammen ursprünglich von TRW, Motorola hatte MHW... http://www.datasheetarchive.com/manufacturers/3774/ CA2101 CA2201 CA2300 CA2301 CA2422 CA2600 CA2800 CA2818 CA2850R CA2885 CA3170 CA3220 CA3270 CA3300 CA3301 CA4300 CA4300R CA4301 CA4301R CA4418 CA4422 CA5800 CA5800H CA900 CA900B der CA2832 ist aber nicht darunter
Christoph, schau mal hier: http://www.freescale.com/webapp/search.partparamdetail.framework?PART_NUMBER=CA2832C&buyNow=false#General_Information Arno
Unterdessen habe ich das Problem eingrenzen koennen. Erst habe ich auch an eine Ueberhitzung gedacht, da das IC sehr heiss wurde. Nachdem ich aber einen neuen Chip (frisch aus der Verpackung) auf einen Kuehkoerper geschraubt habe und dieser ebenfalls nicht den spezifizierten Gain aufwies, muss das Problem offenbar noch wo anders liegen. Deshalb 2 neue Fragen: 1) Weiss jemand ob evtl. die Chargen-Nr. 9815 vielfach Probleme verursacht? 2) Sind diese Bauteile enorm empfindlich auf elektrostatische Aufladungen? * (* Bei der Montage wurde ein Erdungsarmband verwendet.) Sowie die immer noch offene Frage: 3) Ist die oben gezeichnete Schaltung zur Abblockung der Versorgungsspannung so richtig? (Oder muss sie evtl. in Reihe zwischen IC und Versorgungsspannung liegen?) Danke fuer eure Hilfe.
Erfahrungsgemäss liegt es fast nie (aber nur fast) daran, dass Chargen defekt sind. Wie sieht überhaupt dein Aufbau aus? Oft liegt am nicht idealen Aufbau der Hund begraben. Vielleicht kannst du ja mal ein Foto davon hier posten. Hast du die Application Note AN1022 von Freescale gelesen? Da steht über den Aufabu etwas drin und was man alles beachten soll. Ich hätte auch Bedenken bei der Messtechnik, die du anwendest. Dein Oszi hat eine Eingangskapzität von 50 pF, parallel dazu liegen deine 50 Ohm. Das macht eine 3 dB-Grenzfrequnez von etwa 60 MHz, wenn ich mich nicht täusche.... (lass mich aber gern eines besseren belehren) Grüße, Ingo
Hallo ME, die gezeichnete Schaltung ist richtig. Verstärker mit dem Datecode 9815 habe ich nicht in den Fingern gehabt, nur frühere (ab 92xx) und spätere (bis 0117). Die späteren hatten gegenüber den früheren etwa 1dB weniger Verstärkung, lagen aber durchaus im laut Datenblatt zulässigen Bereich. Besonders empfindlich gegen elektrostatische Aufladung sind die Module meiner Erfahrung nach nicht. Bei unsauberer Masseanbindung neigen sie zum Schwingen (die Massebeinchen allein reichen meiner Erfahrung nach nicht aus; der Kühlflansch muß selbst flächig mit der HF-Schaltungsmasse verbunden sein). Damit läßt sich die fehlende Verstärkung aber nicht erklären. Der Hinweis auf die zweifelhafte Meßmethode scheint mir nicht völlig abwegig - vielleicht findest Du in Deinem Umfeld jemanden mit Zugang zu einem Meßsender und einem HF-Leistungsmesser oder Spektrumanalysator; das könnte helfen, bestehende Zweifel auszuräumen...
Ja, ich dneke das Problem bist Du selbst bzw. Deine kranke Messtechnik! Hast Du etwa einen 50Ohm Abschluß genommen, dann ein Stück Kabel zum Oszi? Dann transformierst Du vermutlich einen Kurzschluß oder sonstwas an Deinen 50Ohm Widerstand. Vergiß das Oszi, sowas braucht kein HF-Techniker. Nimm lieber mal den Detektor den ich Dir schon früher vorgeschlagen habe. Dann siehst Du nämlich auch ob das Ding auch ohne Ansteuerleistung ein Signal erzeugt. Überhaupt schon mal den Ruhestrom ohne Ansteuerung gemessen? Sollten ca 450mA sein, oder?
Danke fuer die Antworten. Meine Messtechnik ist evtl. nicht ideal, aber scheint mir trotzdem nicht das hauptsaechliche Problem zu sein. Ich habe naemlich, um sicher zu sein, mit dem selben Messaufbau einen ausgeliehenen, fertig aufgebauten Verstaerker mit einem Modul vom selben Typ ausgemessen und komme dabei auf den richtigen Gain (etwa 35 bis 38 dB, je nach Frequenz). Einen Diodendetektor habe ich nicht zur Verfuegung. Einen Spektrumanalysator habe ich auch bereits verwendet, er zeigte aber das gleiche Resultat. Als Signalquelle dient der Agilent N6030A Arbitrary Waveform Generator, mit dem ich ein SInus-Signal generiere. Der Hinweis auf den Ruhestrom finde ich hilfreich. Den habe ich natuerlich auch schon gemessen und er lag immer deutlich ueber den im Datenblatt angegeben Wert.
>Der Hinweis auf den Ruhestrom finde ich hilfreich. Den habe ich >natuerlich auch schon gemessen und er lag immer deutlich ueber den im >Datenblatt angegeben Wert. Das könnte auf ein Schwingen hindeuten, evtl. auch im GHz-Bereich, müsstest Du mit dem Spektrumanalysator sehen können.
Einen Detektor kannst Du leicht selber bauen. Eine Diode ans heiße Ende des Abschlußes und das andere Ende mit einem C (z.B. 1nF)an Masse. Am C kannst Du die Gleichspannung mit Multimeter messen. Als Diode wäre Schottky / Germanium ideal, zur Not reicht sogar eine 1N4148.
Ich habe mir das Aussgangssignal des Verstaerkers jetzt mal mit einem Spektrumanalysator mit 3 GHz Bandbreite angeschaut. Ich sehe aber keine ausgepraegten Peaks im Spektrum, die auf ein Schwingen hindeuten, sondern nur ein gleichmaessiges Rauschen. Die einzigen Peaks, die etwas ueber dem uniformen Rauschen liegen, haben immer noch eine sehr geringe Leistung von etwa -50 dBm. Der Selbstbau eines Diodendetektors, waere gemaess obiger Beschreiung sicher moeglich. Allerdings fehlt mir eine Moeglichkeit, um den Detektor nachher zu kalibrieren.
Hmmm, hab schon oft erlebt, daß sowas weit oberhalb 3GHz schwingt, je nachdem wie schnell der Prozess der Halbleiter ist. Evtl. lässt sich auch durch Befingern des Aufbaus eine Änderung des Ruhestromes beobachten, das würde z.B. auf ein Schwingen hindeuten. >Allerdings fehlt mir eine Moeglichkeit, um den Detektor >nachher zu kalibrieren. Schau doch mal bei Infineon das Datenblatt zur BAT62 an, übrigens eine sehr gute Wahl für einen Detektor! Da gibts auch eine Meßkurve (gleichgerichtete Spannung über HF-Spannung). Kalibrieren muß man eher bei kleinen Leistungen, bei über 30dBm ist die Genauigkeit von Haus aus sehr gut.
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