Will ein Signal 1-6 MHz vom Signalgenerator verstärken. Der hat angeblich 5V SS an 50 Ohm. Verstärkung U x 4-5 bei 50 Ohm Ausgangsimpedanz gedacht. Aufbau wie folgt IRF 310 Source über 5 Ohm Kohle an Masse, Drain über 25 Ohm an 15-30 regelbar, Gate über 20k gegen 20k Trimmer einstellbares bias. Einkopplung Quelle auf R Drain über 12uH auf 1,2uH Trafo 5:1 über 470nf getrennt. Auskopplung über 8uH /15 uH 2:1 über ebenfalls 470nF potentialgetrennt an Drain abgegriffen. I Bias ca. 0,3A eingestellt. Irgendwie bin ich zu blöde oder mach gedankenfehler? Ohne angeschlossene auskoppelspule funktioniert die Spannungsverstärkung, allerdings nur bei ca. 0,3A Biasstrom und zwischen 18-30V Vcc. Bei angeschlossener Auskopplungskreis auf 50 Ohm treibt die Stufe gerade mal 1,2 V SS, die quelle bricht auf 200mV SS ein. Ist der Generator Schrott oder mache ich einen Gedankenfehler? Eingangsimpedanz bei 1 MHz ist doch deutlich über 50 Ohm bei 12,5 uH, und auf 5 Ohm sekundär bei 5:1 fliessst weniger Primärstrom als auf eine 50 Ohm Reallast? In der Gateschaltung ist doch die Stromverstärkung etwa 1, die Spannungsverstärkung etwa das Verhältnis Ausgangs zu Eingangsimpedanz? Gateschaltung wegen Frequenzverhalten geplant, spätere Arbeitsfrequenzen liegen höher. Kann jemand mal mitdenken, wo ich den Fehler habe? DG1ZW
Michael K. schrieb: > Aufbau wie folgt > > IRF 310 Source über 5 Ohm Kohle an Masse, Drain über 25 Ohm an 15-30 > regelbar, Gate über 20k gegen 20k Trimmer einstellbares bias. > Einkopplung Quelle auf R Drain über 12uH auf 1,2uH Trafo 5:1 über 470nf > getrennt. > Auskopplung über 8uH /15 uH 2:1 über ebenfalls 470nF potentialgetrennt > an Drain abgegriffen. Was ist denn das für ein Geschwafel? Wo ist der Schaltplan? Signaleinkopplung am Drain? > Ist der Generator Schrott oder mache ich einen Gedankenfehler? Die Schaltung ist Schrott. 1-6MHz mit 25Vss an 50Ohm ist doch kein großes Problem.
So eine Gateschaltung hat einen Eingangsiwderstand, der dem Kehrwert der Steilheit des Mosfets entspricht. Könnte bei einem stärkeren Mosfet schon fast wie ein Kurzschluß wirken - da sind die 5Ohm Peanuts. Ist IRF10 überhaupt richtig. So richtig finde ich zu dem kaum was ...
Schreibfehler IRF 510, schneller universal Mosfet 3A N Kanal 6nS http://www.vishay.com/docs/91015/sihf510.pdf Für mein Verständnis muss in Gatekonfiguratiin die Quelle den Laststrom treiben können. Deswegen der Anpasstrafo 5:1. bei 50 Ohm 5VSS sind das 100 mA mal Anpasstrafo * Kopplunngsgrad geschätzt 400mA. 400 mA müssen dann im obere Zweig gespiegelt fliessen, bei einem R von 25 also mit der 5 fachen Spannung, also 5V. Mal Ausgangstrafo hätte ich 10V SS an 50 Ohm erwartet.
Der hat 'ne Steilheit von >1,3S, wirkt also wie ein R mit kleiner 0,7Ohm auf den Übertrager. Mit den 5Ohm parallel gehts richtung 0,5Ohm. Vor dem Übertrager sieht der Generator dann so um die 12,5Ohm. Der 50Ohm Ausgang dürfte also schon deutlich einbrechen, wenn auch nicht auf nur 200mV. Aber vielleicht geht der Übertrager auch kraäftig in Sätting, und erledigt damit den Rest?
Sind Luftspulen. Ich puffer morgen mal die Quelle mit einem Drainfolger.
Jens G. schrieb: > So eine Gateschaltung hat einen Eingangsiwderstand, > der dem Kehrwert der Steilheit des Mosfets entspricht. > Könnte bei einem stärkeren Mosfet schon fast wie ein > Kurzschluß wirken - da sind die 5Ohm Peanuts. Das stimmt. Allerdings ist bei vielen Leistungs-FETs die Gate-Kapazität so groß, dass der FET auch in Source-Schaltung nahezu ein Kurzschluss fürs Eingangssignal ist. Der IRF510 ist in dieser Hinsicht eine Ausnahme.
Michael K. schrieb: > IRF 510, schneller universal Mosfet 3A N Kanal 6nS Irgendwie ist mir Dein Gesamtkonzept noch rätselhaft. Du schreibst ganz oben, dass Du 25 Vss an 50 Ohm erreichen möchtest. 25 Vss sind etwa 9 V effektiv; das entspricht einer Leistung von etwa 1.6 W. Warum setzt man für knapp 2 W einen FET ein, der 100 V, 40 W und 4 A aushält? Ganz abgesehen davon: Das Gate hängt HF-maßig in der Luft. Du musst das Gate für HF niederohmig auf konstantem Potenzial halten. 10 kOhm sind viel zuviel! Also: 30 Ohm Längswiderstand ins Gate einbauen (gegen parasitäre Schwingungen); Abgriff am Spannungsteiler mit 100 nF erden.
Danke für den Hinweis mit dem Gate HF-mässig. Warum IRF 510? Liegt hier massenweise rum, Centbauteil. Für die Anwendung meiner Meinung nach schnell genug. Recht geringe parasitäre Kapazitäten für ein Leistungsbauteil. Die Gesamtstufe treibt im zweiten Schritt weitere Endstufen, die 20V SS sind Eingang an der nächsten (50 Ohm) Stufe, wobei ich diese Impedanz noch wählen könnte. Unter 150 MHz zumindestens schwingt nix im "Ugly Aufbau", HF mässig ist zumindestens Versorgung gut lokal gedrosselt/geblockt. Warum nix schwingt könnte auch an den 10k liegen, schaltungstechnisch entsprechen sie ja einem Gate Vorwiederstand. Gate habe ich nicht betrachtet, das ist richtig. Das könnte der Grund für die geringe Verstärkung sein. Wenn es HF mössig gegenkoppelt ist es Essig mit der Verstärkung. Verständnisfrage Wenn ich das Gate mit 100nF "ERDE" dann komm ich aus dem A-Betrieb der Verstärkerstufe raus, da das eine Impedanz von 1,5 Ohm gegen Masse bildet und HF mässig das Bias des Mosfets auf ein anderes Potential zieht? Müsste nicht das Gate dann HF-mässig auf einen Impedanzmässigen Spannungsteiler gelegt werden, der den ohmschen Wiederständen entspricht? Durch die parasitären Kapazitäten ist der Gatestrom ja nicht Null. Also 100nF gegen Erde und 68nF oder so gegen Versorgung?
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Michael K. schrieb: > Warum IRF 510? Liegt hier massenweise rum, Centbauteil. > Für die Anwendung meiner Meinung nach schnell genug. > Recht geringe parasitäre Kapazitäten für ein Leistungsbauteil. Stattgegeben :-) > Unter 150 MHz zumindestens schwingt nix im "Ugly Aufbau", > HF mässig ist zumindestens Versorgung gut lokal > gedrosselt/geblockt. Warum nix schwingt könnte auch an > den 10k liegen, schaltungstechnisch entsprechen sie ja > einem Gate Vorwiederstand. Ja, richtig. - Das war auch nur ein Vorschlag als Vorsichts- maßnahme. Ich weiss halt nur aus der Literatur, dass Bipolar- transistoren es manchmal nicht mögen, wenn die Basis "hart" kapazitiv geerdet wird. Wenn der Widerstand unnötig ist, kannst Du ihn ja weglassen. > Das könnte der Grund für die geringe Verstärkung sein. Wenn > es HF mössig gegenkoppelt ist es Essig mit der Verstärkung. Das vermute ich so, ja. > Wenn ich das Gate mit 100nF "ERDE" dann komm ich aus dem > A-Betrieb der Verstärkerstufe raus, Sollte nicht so sein, nein. > da das eine Impedanz von 1,5 Ohm gegen Masse bildet Tut es, ja. > und HF mässig das Bias des Mosfets auf ein anderes Potential > zieht? Nee. Bias ist Bias, und HF ist HF. Solange keine Dioden und ähnliche nichtlineare Schweinereien vorhanden sind, beeinflusst sich das nicht. [Umsortiert] > Durch die parasitären Kapazitäten ist der Gatestrom ja nicht > Null. Die Aussage ist korrekt, aber das spielt keine Rolle, denn der Gatestrom ist ein Wechselstrom. Der zeitliche Mittelwert ist Null. 1) Zunächst läd sich der Erdungskondensator auf die durch den Spannungsteiler vorgegebene Gate-Spannung auf. 2) Wenn Signal am Source angelegt wird, beginnt im Rhythmus des Signales Gatestrom zu fließen. Dieser läd natürlich den Erdungskondensator um - aber da dieser 500mal größer als die Gate-Kapazität ist, ergibt sich nur eine ganz minimale Schwankung der Bias-Spannung um ihren Mittelwert. > Müsste nicht das Gate dann HF-mässig auf einen Impedanzmässigen > Spannungsteiler gelegt werden, der den ohmschen Wiederständen > entspricht? > Also 100nF gegen Erde und 68nF oder so gegen Versorgung? Das kannst Du machen, das schadet nichts - aber es ist eigentlich nicht notwendig: Bei einer guten Versorgung geht man davon aus, dass "Plus" und "Masse" HF-mäßig identisch sind. Die ideale Spannungsquelle liefert nur Gleichspannung, ist aber für das Signal ein Kurzschluss. Es müsste deswegen egal sein, ob der "Erdungskondensator" nach Masse oder nach Plus geht. Praktisch ist es nicht völlig egal, weil die Quelle kein idealer Kurzschluss für HF ist - aber man bemüht sich darum.
Du hast Recht, der Kondensator läd sich auf, dann bildet er den Wechselstromwiederstand 1,5 Ohm gegen Null um U_Bias herum. Jetzt liegt da die parasitäre cGS mit 0,16nF also bei 1 MHz 1k Impedanz als gegenkopplung (C dreht phase, hier wg rc etwas komplizierter) gegen den 10k Innenwiederstand des Spannungsteilers. Durch 100nF gegen "irgendein Konstantpotential" ist die Gegenkopplung dann wahrscheinlich weg. Werde nachmittag mal den Oszi anschmeissen. 30 Ohm vorm Gate schaden sicher nix, ist dann eine kleine Gegenkopplung mit 30/1000*Steilheit bei 1 MHz und schon 300/1000 bei 10 MHz.
So sollte es dann gehen sofern Ri Quelle die 5V auf die Reihe bringt? http://m.imgur.com/7OUnRZG Ansonsten Klass A Drainschaltung zur Quellenentkopplung davor?
Währen bei der Sourceschaltung die Millerkapazität mit Cm = Cdg * V = 20pF * 5 = 100 pF zu Buche schlägt und dadurch die Ansteuerung in Richtung hoher Frequenzen immer schwieriger wird, zählt Cdg in der Drainschaltung nur einfach. Es gibt ja zwischen Gate und Drain keine Verstärkung.
Angehängte Dateien:
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Leistungskaskode.gif
30 KB
Wie wärs mit einer Kaskode? Die Frage ist, ob man dann R6 noch braucht, ohne den fällt die Amplitude bei hohen Frequenzen nicht so stark ab.
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R6 sollte zumindest so niedrig als möglich dimensioniert werden, gerade so dass nichts schwingt.
Kascade ist eine Möglichkeit. Ob das noch A Betrieb unverzerrt ist muss ich erst mal überlegen. Ich gehe erst mal die Quelle vermessen.
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Hallo Bernd, kannst Du das Spice File bitte anhängen. Grüsse, René
Also: Der 100nF Gate Masse hat die Verstärkung auf die projektierten 1:4 hochgebracht, läuft jetzt sauber. Problem ist die Quelle. Mit 50 Ohm real belastet liefert sie nicht 5V SS sondern 2V SS. Also Pufferstufe. Plan jetzt Erste Stufe Klasse A Basisschaltung Eingangsimpedanz 100 Ohm, Ausgangsimpedanz 1k Ohm. Spannungsverstärkung ca. 10 ergibt die 20V SS Zweite Stufe einfache Drainschaltung auf ca. 50 Ohm. Problem könnte nur das parasitäre CGS der zweiten Stufe machen. Das hat 1,5k Impedanz bei 1 Meg 250 Ohm bei 6 Meg. Da die erste Stufe eine Ausgangsimpedanz von ca. 1k hat, wird die Verstärkung mau. Erst die Stromverstärkung, dann die Spannungsstufe muss ich noch mal Impedanzmässig durchgehen. Wie sieht es bei der der Kaskade mit den parasitären Kapazitäten und den Verstärkungsfaktoren aus? Ist das in dem pspice Modell berücksichtigt?
Michael K. schrieb: > Mit 50 Ohm real belastet liefert sie nicht 5V SS sondern 2V SS. > Plan jetzt Erste Stufe Klasse A Basisschaltung Eingangsimpedanz 100 Ohm, > Ausgangsimpedanz 1k Ohm. Spannungsverstärkung ca. 10 ergibt die 20V SS Nein. Wenn die bei 50R-Last 2Vss liefert, dann sind es bei 100R-Last mehr als 2Vss. > Zweite Stufe einfache Drainschaltung auf ca. 50 Ohm. Da bin ich mal gespannt wie du mit einer einfachen Drainschaltung 50R Innenwiderstand machst. (Kleiner Tipp: das geht, aber ich frage mich, ob du das hinkriegst) > Problem könnte nur das parasitäre CGS der zweiten Stufe machen. Das hat > 1,5k Impedanz bei 1 Meg 250 Ohm bei 6 Meg. Da die erste Stufe eine > Ausgangsimpedanz von ca. 1k hat, wird die Verstärkung mau. Mumpitz. Die wirksame Eingangskapazität eines Sourcefolger ist viel kleiner als Cgs. Denk mal nach. > Wie sieht es bei der der Kaskade mit den parasitären Kapazitäten und den > Verstärkungsfaktoren aus? Ist das in dem pspice Modell berücksichtigt? Das ist eine Kaskode, keine Kaskade. Wie das mit den Kapazitäten ist? Ganz einfach, denk mal nach und natürlich ist das in den Modellen/in PSpice berücksichtigt. Dauernd dein abgehobenes Geschwafel ohne Hintergrund. Was sollen eigentlich die Schaltungen bei einem externen Hoster? In ein paar Tagen sind die weg und niemand weiß mehr worum es hier ging. Schaltungen lädt man gefälligst hier in vernünftigen Formaten hoch.
Danke, Arno für dein nettes hilfreiches Feedback. Ich bin nicht abgehoben, nur primitiv. Deswegen liebe ich das KISS prinzip. Die Scahltungsvariante Kaskode kannte ich bisher nicht, auch nicht ihr HF und Linearitätsverhalten. Die parasitären Kapazitäten haben Mit und Gegenkopplungseffekte. Das ist schon klar. Aber die Ausgangsimpedanz der ersten Verstärkerstufe ist hier nicht zu vernachlässigen, kenne ich mich zu wenig aus. Bis wir das ausdiskutiert haben, bau ich das auf und hänge Messgeräte dran. Bei 1 MHz ist das noch handlebar und die Erkenntnisse kann man dann schrittweise für höhere Frequenzen probieren. Mit dem Simulator pSpice kenne ich mich nicht aus. mein Hintergrund ist nicht so wichtig. am momentanen Hintergrund hängt die Einkaufsliste und die Küchentapete. Oder meintest Du meinen technischen Hintergrund? Ich bin zwar primitiv, aber (hoffentlich) nicht minderbegabt. Das habe ich auch schriftlich. Meine Sendelizenz ist noch 5 stellig das Studium aber lange, lange her. Wolltest Du das wissen? Wozu?
Was empfiehlst du fürs iPad als Schaltungseditor? Simulator?
Ich meinte deine hingerotzte Beschreibung oben, ohne Schaltung, mit fehlerhafter Beschreibung und die unüberlegten und falschen Schlussfolgerungen später. So macht das keinen Spaß und du kommst nicht weiter. Sourceschaltung: Die Eingangskapazität hat 2 Anteile. Cgd, die wirkt direkt. Cgs, die wirkt nur mit dem Faktor (1-Vu), weil nur dieser Anteil der Eingangsspannung über der Kapazität liegt. Bei einer Spannungsverstärkung von 0,9 ist die wirksame Cgs nur Cgs/10. Kaskode: Die Eingangskapazität ist rel groß. Nämlich Cgs (in voller Größe) plus 2*Cgd. Das ist zwar weniger als bei der Drainschaltung, aber viel mehr ais bei der Sourceschaltung. Wegen der kleineren Spannungen am den Transistoren sind ihre Kapazitäten allerdings größer. Die Verstärkung (besser die Steilheit) ist geringfügig kleiner als bei der Drainschaltung.
ArnoR schrieb: > Sourceschaltung: > Die Eingangskapazität hat 2 Anteile. > Cgd, die wirkt direkt. Cgs, die wirkt nur mit dem Faktor (1-Vu), weil > nur dieser Anteil der Eingangsspannung über der Kapazität liegt. Bei > einer Spannungsverstärkung von 0,9 ist die wirksame Cgs nur Cgs/10. > > Kaskode: > Die Eingangskapazität ist rel groß. Nämlich Cgs (in voller Größe) plus > 2*Cgd. Das ist zwar weniger als bei der Drainschaltung, aber viel mehr > ais bei der Sourceschaltung. Wegen der kleineren Spannungen am den > Transistoren sind ihre Kapazitäten allerdings größer. Hier nochmal richtig: Sourcefolger=Drainschaltung: Die Eingangskapazität hat 2 Anteile. Cgd, die wirkt direkt. Cgs, die wirkt nur mit dem Faktor (1-Vu), weil nur dieser Anteil der Eingangsspannung über der Kapazität liegt. Bei einer Spannungsverstärkung von 0,9 ist die wirksame Cgs nur Cgs/10. Kaskode: Die Eingangskapazität ist rel groß. Nämlich Cgs (in voller Größe) plus 2*Cgd. Das ist zwar weniger als bei der Sourceschaltung, aber viel mehr ais bei der Drainschaltung. Wegen der kleineren Spannungen am den Transistoren sind ihre Kapazitäten allerdings größer.
Sourcefolger=Drainschaltung: Da am Gate und am Source nahezu das identische Signal anliegt, nur um die Schwellspannung verschoben, muss Cgs nur minimal um ein paar mV umgeladen werden, welshalb er kaum wirksam ist. Kaskode: Das Cgs kann durch einen Sourcewiderstand verringert werden. Da hiermit am Source eine ähnliche Wechselspannung auftaucht wie am Gate, gilt die Aussage wie beim Sourcefolger. Da die obere Stufe in Gateschaltung betrieben wird, ist deren Rückwirkung vom Drain sehr gering. Der Source hat eine Eingangsimpedanz von < 1 Ohm. Die untere Stufe ist jedoch am Drain eher hochohmig, wodurch diese Amplitude deutlich kleiner ausfällt, als am Gate. Das Cdg zählt ca. 1,1-fach. Die Eingangskapazität des Sourcefolgers ist trotzdem etwas geringer.
Danke erst mal an Alle die mitgedacht haben. Die Zweistufenlösung mit zwei "Uglys", der erste in gateschaltung mit Eingangsimpedanz 100 Ohm Ausgangsimpedanz 470 Ohm liegt bei VCC 30V einigermassen linear bei 1-6 MHz. Er liefert 16V SS bei 1 MHz, 14 V SS bei 6 MHz, für die Anwendung tolerabel, falls nicht, kann ich die Ausgangsimpedanz noch auf 560 hochnehmen und VCC auf 48V. Die zweite Stufe liefert völlig unproblematisch fast die identische Spannung als Drainschaltung, versuchsweise an 10 Ohm, obwohl 50 in Stufe 2 reichen. http://m.imgur.com/qYHcHkp,tvG2CiJ,4HBIvTN,bdv9A4K Eines verstehe ich allerdings nicht. In Stufe 1 sollte die Verstärkung der Spannung ungefähr Ausgangsimpedanz zu Eingangsimpedanz sein? Ich bekommen die 16V aber schon bei 1V Eingang SS. I m letzten Bild sieht man es, der blaue Kanal ist 5V, der gelbe 200mV Gedankenfehler?
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