Liebes Forum,
ich schaue mir zur Zeit verschiedene LNA Schaltungen für 2m an und bin
jetzt auf eine Seite [1] gestoßen, die einen LNA mit besonders guter
Noise Figure vorstellt. Ich möchte das zwar nicht unbedingt nachbauen,
allerdings würde mich die genaue Funktionsweise der aktiven
Arbeitspunkteinstellung interessieren.
Das Konstrukt mit dem matched Transistorenpaar erinnert mich entfernt an
einen Stromspiegel, allerdings ist mir nicht klar, wie die verschiedenen
Kollektor- und Emitterwiderstände dimensioniert sind und wie das zu
einem konstanten Drainstrom / Arbeitspunkt führt.
Über eine Erklärung würde ich mich freuen,
Viele Grüße
[1] http://vhfdesign.com/en/lna/lna-eme-atf-531p8-series.html
Hallo,
im Prinzip handelt es sich um eine Stromquelle, welche in den R10
arbeitet. Der Strom wird mit Hilfe des Spannungsabfalls über R12
nachgeregelt, um den Arbeitspunkt mit 4 Volt am Drain zu gewährleisten.
Dies bewirkt eine deutliche Isolierung vom Rauschen des
Spannungsreglers.
Die 78xx Reihe ist ja berüchtigt für ihr Rauschen, da gibt es andere
Spannungsregler, welche um Faktor 10 besser sind. Aber offensichtlich
spielt das hier keine Rolle mehr.
https://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle
>Dies bewirkt eine deutliche Isolierung vom Rauschen des>Spannungsreglers.
Wieso soll diese Regelung das Rauschen des Spannungsreglers
unterdrücken?
Zumal noch zu klären wäre, ob der Regler bei 2m überhaupt noch
wesentlich rauscht.
> Wieso soll diese Regelung das Rauschen des Spannungsreglers> unterdrücken?
Weil eine Stromquelle einen sehr hohen Innenwiderstand hat und sich
dadurch kaum Störungen von der Betriebsspannung auf den R10 übertragen.
Das ergibt Sinn. Allerdings verstehe ich nicht, wieso man für die
Einstellung der Stromquelle dann T2 in dieser
"Transistordioden"-Konfiguration verwendet. Hat es außerdem einen
speziellen Grund, dass hier ein PNP Paar zum Einsatz kommt?
>Das ergibt Sinn. Allerdings verstehe ich nicht, wieso man für die
Sehe ich nicht so. HF wie um die 2m wird doch schon durch die C's
abgeblockt.
Wie soll denn da noch ein wesentlicher Rauschanteil durchkommen, bzw.
wie soll der pnp diese recht hohe Frequenz abblocken?
>Einstellung der Stromquelle dann T2 in dieser>"Transistordioden"-Konfiguration verwendet. Hat es außerdem einen>speziellen Grund, dass hier ein PNP Paar zum Einsatz kommt?
Klar - npn gehen ja dort nicht, denn schließlich ergibt sich die
Stabilisierung dadurch, daß der Emitter dort die durch den Strom
erzeugten Spannungsabfall auf der Plusleitung "erfühlt", und damit
evtl'en Stromänderung (durch Temperatur) über die Gegenkopplung auf das
Gate entgegenwirkt.
Daß man damit auch das Rauschen begrenzen könne, ist mir jetzt erstmal
ganz neu (abgesehen von niederfrequenterem Rauschen, was hier wohl eher
nicht von Belang ist), und habe ich bisher auch nirgends gelesen, als
ich mal ein ähnliches Konstrukt (mit ATF54143) gebaut hatte.
Jens G. schrieb:> (abgesehen von niederfrequenterem Rauschen, was hier wohl eher> nicht von Belang ist),
Ich finde es zumindest nicht offensichtlich, dass niederfrequentes
Rauschen nicht von Belang sein soll. Wenn man die Gatespannung des FETs
mit einem niederfrequenten Rauschen moduliert, dann schlägt sich das ja
über die Abhängigkeit der Verstärkung vom Drainstrom als
Amplitudenmodulation auf das Ausgangssignal durch. Zumindest könnte ich
mir das vorstellen.
Jens G. schrieb:> daß der Emitter dort die durch den Strom> erzeugten Spannungsabfall auf der Plusleitung "erfühlt", und damit> evtl'en Stromänderung (durch Temperatur) über die Gegenkopplung auf das> Gate entgegenwirkt.
Das wäre dann ähnlich wie in dieser Schaltung [1]. Da wird allerdings
nur ein Transistor gebraucht. Kann da vielleicht noch jemand den
Unterschied / Sinn des Zweiten Transistors erklären?
[1] http://www.ok2kkw.com/00003016/lna_oz1pif/lna_pif_54143.gif
>Ich finde es zumindest nicht offensichtlich, dass niederfrequentes>Rauschen nicht von Belang sein soll. Wenn man die Gatespannung des FETs>mit einem niederfrequenten Rauschen moduliert, dann schlägt sich das ja
Diese "Modulation" braucht aber eine nichtlineare Kennlinie, und die hat
man nur dann, wenn man das Ding zu sehr aussteuert, was eher nicht der
angestrebte Betriebsfall ist. Solange man aber im linearen bereich
bleibt, addiert sich nur das Rauschen, was ja keine Modulation ist.
(ok, wirklich linear ist solch ein T nie, aber die Rest-Nichtlinearität
ist bei üblichen Verhältnissen eher irrelevant).
>Das wäre dann ähnlich wie in dieser Schaltung [1]. Da wird allerdings
Genau diese Schaltung meinte ich ...
>nur ein Transistor gebraucht. Kann da vielleicht noch jemand den>Unterschied / Sinn des Zweiten Transistors erklären?
Diese Eintransistorvariante hat den "Nachteil", daß durch die
Temperaturabhängigkeit von Ube der Strom nicht ganz so stabil ist wie
bei der Stromspiegelschaltung (beim Stromspiegel "kürzen" sich die
Ube-Schwankungen ja weitgehenst raus, was ja in jedem IC heutzutage
ausgenutzt wird).
Jens G. schrieb:> (abgesehen von niederfrequenterem Rauschen, was hier wohl eher> nicht von Belang ist)
Die durch das niederfrequente Rauschen des 7806 Spannungsreglers
generierte Amplitudenmodulation AM der Gleichspannungsquelle wird im
Verstärker direkt in Phasenmodulation PM umgewandelt. Die Phase des
Vorwärts-Transmissionsfaktors S21 eines Verstärkers ist nicht konstant
wenn sich die Betriebsspannung bzw. der Arbeitspunkt ändert. Bei
Oszillatoren, Frequenzteilern usw. ist AM-PM Umwandlung besonders
unerwünscht.
>wenn sich die Betriebsspannung bzw. der Arbeitspunkt ändert. Bei>Oszillatoren, Frequenzteilern usw. ist AM-PM Umwandlung besonders>unerwünscht.
Gut - wir reden hier aber von einem Antennenverstärker, bei dem dieser
Effekt erst bei höheren Pegeln auftreten dürfte. Bei niedrigen/normalen
Pegeln gehen doch die verbleibenden Mischprodukte im Eigenrauschen
unter.
Komischerweise lese ich bei den Beschreibungen solcher Schaltungen nie
etwas über den angeblichen Rauschminderungseffekt (zumindest nicht
damals, als ich mich damit beschäftigte (mindestens 10 Jahre her
inzwischen), und den hier angegebenen Links).
Gibt's da paar aussagekräftige Informationen darüber im Netz?