Um ein bisschen zu spielen und mein Verständnis der Basisschaltung als HF-Verstärker zu verbessern, habe ich die obige Schaltung in qucs eingegeben und den Transient-Verlauf und die S-Parameter, speziell S21, berechnet. Leider komme ich, egal was ich probiere, nicht über S21 = 2 dB im Bereich f = 1MhZ..1GHz hinaus. Gibt es einen Weg, S21 weiter zu erhöhen? (andere Wahl von R19, R20, Anpassungsglieder vor Ein- und Ausgang? (wie könnten die aussehen?) Wenn ich R19 durch L = 1 mH ersetze, komme ich auf S21 = 5 dB, aber mehr schaffe ich nicht und es kommt mir auch merkwürdig vor, hier eine Induktivität zu haben).
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Die Basisschaltung hat doch keine Stromverstärkung (0,99..). Also hängt die Verstärkung von der Größe der Impedanzen im Kollektor- und Emitterkreis ab (?). https://de.wikipedia.org/wiki/Transistorgrundschaltungen#Basisschaltung
Die 'Powersourcen', die ich für die Berechnung von S21 verwende, haben einen Innenwiderstand von 50 Ohm. Mit einem höheren Innenwiderstand im Ausgangskreis wäre es wohl möglich die Spannungsverstärkung zu steigern(stimmt das?), aber man hat halt die 50 Ohm im HF-Bereich. Vielleicht müßte man irgendwelche Anpaßglieder mit L und C Bauteilen dazwischenschalten?
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Hallo Jürgen, Idealerweise müsste man mittels Trafo die Eingangsimpedanz des Transistors auf 50Ohm transformieren. Zusätzlich den Ausgang möglichst hochohmig machen und dann miitels Trafo auf 50Ohm heruntertransformieren. Siehe Schaltung im Anhang mit 12dB Verstärkung. In der Realität wird das bei breitbandiger Anwendung sehr schwierig mit den Trafos. Dei Schaltung im Anhang ist für LTspice. Gruß Helmut
Frühe transistorisierte Fernsehtuner für UHF hatten in der Eingangsstufe den AF239 u.ä. in Basisschaltung. Die Verstärkung ergab sich durch den Parallelschwingkreis am Kollektor. Der wurde gleichzeitig mit dem Oszillator auf die Eingangsfrequenz abgestimmt, mit Kapazitätsdioden.
Jürgen B. schrieb: > Gibt es einen Weg, S21 weiter zu erhöhen? Dahinter einen weiteren Transistor in Kollektorschaltung einbauen.
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Ich habe mir gerade mal S11 und S22 angesehen. Interessant ist, daß S22 im ganzen Frequenzbereich gleich 1 ist (also 0dB). Nach dem, was ich im Tietze-Schenck über Breitband-HF-Verstärker gelesen habe, sollte der Wert aber besser zwischen 0 und 0.1 liegen. Deutet dieses große S22 darauf hin, daß man mit einer geeigneten Anpassungsschaltung S22 <= 0.1 (oder so) und S21 dann ein ganzes Stück größer bekommen kann? Gibt es eine Möglichkeit: 1) Eine geeignete Topologie für eine (passive) Anpaßschaltung aus allgemeinen Überlegungen zu bestimmen? 2) Aus den Kurven Sij[f] (i,j=1,2) optimale Werte für die (L,C,R)-Werte in dieser Anpaßschaltung zu bestimmen?
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> Idealerweise müsste man mittels Trafo die Eingangsimpedanz des > Transistors auf 50Ohm transformieren. Zusätzlich den Ausgang möglichst > hochohmig machen und dann miitels Trafo auf 50Ohm > heruntertransformieren. > Siehe Schaltung im Anhang mit 12dB Verstärkung. In der Realität wird das > bei breitbandiger Anwendung sehr schwierig mit den Trafos. Dei Schaltung > im Anhang ist für LTspice. Danke für das Beispiel, bisher habe ich nie an Transformatoren gedacht, weil solche für mich ein Bestandteil der Leistungselektronik und der NF waren (Lautsprecheranpassung etc.). Ich habe jetzt mal experimentell einen Trafo am Ausgang eingebaut und die Schaltung etwas modifiziert und komme damit immerhin auf 10 dB.
HF-Trafos schaut/kauft man bei Minicircuits, http://194.75.38.69/products/Transformers.shtml Dort gibt es auch jede Menge Verstärker. Die sind nicht größer als dein Transistor und machen 20dB Verstärkung. http://194.75.38.69/products/amplifiers_smt_gpw.shtml Beispiel: http://194.75.38.69/pdfs/GALI-74+.pdf
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Jürgen B. schrieb: > Gibt es einen Weg, S21 weiter zu erhöhen? Es hilft ungemein, vor einer Simulation sich zumindest mit den Grundschaltungen der Transistortechnik vertraut zu machen. Dann fällt die Beantwortung der Frage wie Schuppen aus den Haaren. http://elektroniktutor.de/analogverstaerker/verst_b.html http://prof-gossner.eu/pdf/11-Transistor%20im%20Wechselspannungsverstaerker.pdf
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Vielen Dank erstmal für die zahlreichen Antworten, die für mich insgesamt sehr hilfreich waren. Im Laufe meiner weiteren Überlegungen ist mir noch ein kleines Problem aufgefallen: Tietze-Schenk, 13. Auflage, 24.3 Breitband-Verstärker, 24.3.1 Prinzip eines Breitband Verstärkers sagen "Das Funktionsprinzip eines Breitband-Verstärkers beruht darauf, daß man eine spannungsgesteuerte Stromquelle mit einem Gegenkopplungswiderstand beidseitig an einen Wellenwiderstand Z_W anpassen kann." Meinke-Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik sagen in F 19, 4. Breitbandverstärker ähnliches über Breitbandverstärker durch Spannungsgegenkopplung. Ich habe versucht in meiner Beispielschaltung eine solche Gegenkopplung einzubauen, um damit S21 zu erhöhen und S22 abzusenken, bin aber mit unterschiedlichsten Versuchen letztlich immer gescheitert: In obiger Beispielschaltung ist R22 eine solche Rückkopplung, ich habe aber auch viele andere Bauteilkombinationen, -werte und -topologien für die Rückkopplung probiert. Mittlerweile sehe ich zwei grundsätzliche Probleme, warum ich gescheitert sein kann: 1) Bei der Basisschaltung ist der Ausgang gleichphasig zum Eingang, bei der Emitterschaltung (die Tietze-Schenk als Demonstrationsbeispiel (Abb. 24.46) gewählt hat) ist der Ausgang gegenphasig. Ich habe das durch eine Phasenschieberschaltung korrigieren wollen, dies brachte aber auch keinen Erfolg. 2) Letztlich vermute ich, daß der Hauptgrund für das Versagen eines solchen Spannungs-Rückkopplungsansatzes ist, daß der Eingang der Basisschaltung - anders als derjenige der Emitterschaltung - sehr niederohmig ist, und deshalb zu viel Energie vom Ausgang abgezogen wird, um in der Rückkopplung wirksam zu sein. Es gibt zwar durchaus Schaltungsbeispiele für Rückkopplung in der Basisschaltung, aber es sind eigentlich alles (Colpitts-)Oszillatoren, wo anstelle von R22 in meinem Beispiel ein geeigneter Kondensator steht (ich habe selbst solche Schaltungen schon erfolgreich dimensioniert und simuliert) Ist 2) der richtige Erklärungsansatz, oder gibt es doch einen Rückkopplungsaufbau, für meine Schaltung (anstelle R22) um Tietze-Schenks "Breitbandanpassung durch Rückkopplung" zu realisieren? P.S.: Ich habe durchaus verstanden, daß man das Problem auch ohne eine solche Rückkopplung angehen kann oder, daß man mit einem weiteren Transistor am Ausgang vieles einfacher machen kann, aber ich will halt auch verstehen, warum es mit der Rückkopplung einfach nicht klappen will.
http://www.thegleam.com/ke5fx/norton/lankford.pdf http://www.home.earthlink.net/~christrask/Transformer%20Feedback%20Amplifiers%20Rev%200.pdf http://www.dl4zao.de/_downloads/KubikAmp.pdf
Jürgen B. schrieb: > 2) Letztlich vermute ich, daß der Hauptgrund für das Versagen eines > solchen Spannungs-Rückkopplungsansatzes ist, daß der Eingang der > Basisschaltung - anders als derjenige der Emitterschaltung - sehr > niederohmig ist, und deshalb zu viel Energie vom Ausgang abgezogen wird, > um in der Rückkopplung wirksam zu sein. Damit liegst du wohl richtig. Die Basisschaltung hat eine Eingangsimpedanz von Rbe/Hfe (Basisbahnwiderstand / Wechselstrom-Verstärkung). Mit dem von dir gewählten Transistor ergibt das ca 2 Ohm. Der Innenwiderstand der Gegenkopplung muss also auch in diesen Bereichen liegen. Das geht dann meist nur mit einem Gegenkopplungstrafo. Wie in den Links im Vorpost beschrieben
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