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Wie ist ein MMIC intern aufgebaut?
Gast
#7042653
Hallo, mich würde interessieren, wie ein MMIC intern beschaltet ist, wenn man das so allgemein sagen kann. Weiß hier jemand näheres? Im Anhang als Beispiel das Datenblatt vom MSA0786, leider wird dort die interne Beschaltung nicht gezeigt. Man hat einen Halbleiterkristall (Chip) auf dem Leiterbahnen, die je nach Geometrie auch Filter sein können, unterschiedliche Baugruppen (Transistoren, Laser, etc) miteinander verbinden. Monolithisch heißt alles ist auf einem Halbleiterkristall. Hybrid ist wenn man unterschiedliche Halbleiterkristalle verschaltet. Im Prinzip ist es wie bei einer Platine. Nur eben im Chip. Wäre was für Richard... Da gibt's vom Mini-Circuits eine Application note (ERA-97-1), da steht einiges über den internen Aufbau der ERA-Serie drin. Das sind 2-4 GaAs Heterojunction Bipolar Transistors, wobei die Kollektoren zusammengeschaltet den Ausgang bilden. Ansonsten Emitterwiderstände und eine Basis-Vorspannung. Das ist alles. ERA 1-3 haben zwei hintereinander geschaltete Transistoren und ERA 4-6 haben als Ausgangsstufe drei parallel geschaltete Transis mit jeweils eigenem Emitterwiderstand. Wobei: MMIC kann auch mehr enthalten, nicht nur Verstärker. Ist halt ein monolithisches Mikrowellen-IC. Bevor Avantek zu HP gehörte gab es noch Chip-Bilder im Datenblatt: https://www.datasheetarchive.com/?q=Avantek*+MSA D_Bohn schrieb: > Im Anhang als Beispiel das Datenblatt vom MSA0786, leider wird dort die > interne Beschaltung nicht gezeigt. Die MSA-Reihe verwendet Transistoren in Darlington-Konfiguration. Die verbauten Widerstände sind sowohl für Gegenkopplung als auch Arbeitspunkteinstellung zuständig. https://blog.minicircuits.com/biasing-of-constant-current-mmic-amplifiers-e-g-era-series/ Das sind ein Paar MMIC-Beispiele, die Agilent MMIC verwendet die Kaskode-Konfiguartion.
Gast
#7043782
Vielen Dank für die Antworten! Robert M. schrieb: > Die MSA-Reihe verwendet Transistoren in Darlington-Konfiguration. F. Y. schrieb: > die Agilent MMIC verwendet die > Kaskode-Konfiguartion. Sehr interessant zu wissen mit der Darlington-Konfiguration und der Kaskode-Konfiguartion. Könnte man so etwas hier auch diskret für den KW-Bereich selber nachbauen? https://blog.minicircuits.com/biasing-of-constant-current-mmic-amplifiers-e-g-era-series/ https://i0.wp.com/blog.minicircuits.com/wp-content/uploads/2019/12/Amplifier38.jpg Für z.B. 24dB Verstärkung (an 50 Ohm logischerweise) und ohne dass es schwingt?
Gast
#7043843
D_Bohn schrieb: > mich würde interessieren, wie ein MMIC intern beschaltet ist Falls mit "MMIC" ein MMIC-Verstärker gemeint sein sollte: Ein wesentlicher Punkt dabei sind die Anpassnetzwerke. Hier gibt es einen kurzen Überblick über Methoden (Cripps-Matching, Load-Pull-Simulation) aus einem Hochschulkurs, inklusive praktische Ergebnisse und Messungen am Endresultat, für einen 0.13-µm GaAs-HEMT-Prozess: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA571906.pdf. Ansonsten gibt es viele gute Bücher zum Thema HF- und Mikrowellenverstärker, insbesondere aus den letzten Jahren. Die Anforderungen an solche Baugruppen steigen schließlich ständig mit digitalen Modulationsverfahren von immer höherer spektraler Effizienz. Es lohnt sich, einmal in der Universitätsbibliothek vorbeizuschauen. Wo der Name Cripps gerade gefallen ist, siehe z.B.: Cripps, Steve C.: RF Power Amplifiers for Wireless Communications. 2nd ed: Boston: Artech House (2006). Mini-Circuits hat einen Schaltplan drin.
Gast
#7043972
Matthias S. schrieb: > Mini-Circuits hat einen Schaltplan drin. Wie die Überschrift "simplified schematic and pin description" schon andeutet: Der Schaltplan hat mit der Realität nicht mehr zu tun, als dass er einen BJT in Darlington-Konfiguration zeigt. Ohne Anpassnetzwerke käme man damit nie breitbandig auf die 21 dB Rückflussdämpfung am Eingang. D_Bohn schrieb: > Könnte man so etwas hier auch diskret für den KW-Bereich selber > nachbauen? Neben der Verstärkung sind weitere Parameter wie Rauschmaß, 1dB-Kompressionspunkt sowie Intermodulationsverzerrung wichtig. Für den KW-Bereich - ich nehme an, es ist die Eingangsstufe direkt nach der Antenne damit gemeint - ein einzelner Transistor-Verstärker kann die Funktion mit genügend Verstärkung über die gesamte Kurzwellenbandbreite schaffen. Eine Verstärkung von 20 dB ist mit einem einzelnen Transistor möglich, der weniger Strom als eine MMIC verbraucht und meistens ein besseres Rauschmaß hat. Ich würde mit weniger Verstärkung arbeiten und die Filter (Preselection) optimieren. Gute KW-Empfänger haben gespreizte Frequenzbereiche mit verschiedenen Filtern, der (Vor)Verstärker ist ein FET-Verstärker. Am besten schaust du dir die Reparaturanleitungen von namenhaften Kurzwellenempfängern/Weltempfängern an, da sind nach der Antenne die Filter (Preselection), der Vorverstärker, der erste Mischer und der erste IF-Verstärker mit dem BPF, die die Verstärkung des ersten IF definieren. Selbstverständlich spielen die restlichen Stufen (2.IF, AGC, Detektor) bei dem Entwurf auch mit.
Gast
#7044982
Danke für die Antworten und Erklärungen! Mario H. schrieb: > Ohne > Anpassnetzwerke käme man damit nie breitbandig auf die 21 dB > Rückflussdämpfung am Eingang. Was ist in diesem Zusammenhang mit "Anpassnetzwerk" gemeint? Diese mäanderartigen Strukturen auf dem Waver? Und was ist die "Rückflussdämpfung"? Hat ein normaler BiPo in Emitterschaltung eine schlechte HF-Rückflussdämpfung wegen der B-E-Kapazität? F. Y. schrieb: > Für den KW-Bereich - ich nehme an, es ist die Eingangsstufe direkt nach > der Antenne damit gemeint - Nein, ich hätte gerne eine einschleifbare 50-Ohm-Verstärker-Stufe zum Experimentieren, die ca. 24dB bringen soll. Könnte dafür natürlich einfach zwei passende MMICs kaskadieren, ein bisschen Basteln mit Transistoren wäre aber auch nicht verkehrt :-)
Gast
#7045027
D-Bohn schrieb: > Was ist in diesem Zusammenhang mit "Anpassnetzwerk" gemeint? Diese > mäanderartigen Strukturen auf dem Waver? Die sind Teile davon, namentlich die Induktivitäten. Siehe den Text dazu, und die Schaltpläne. > Und was ist die "Rückflussdämpfung"? Das steht z.B. hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Reflexionsfaktor. Der Konvention des Wikipedia-Artikels folgend hätte ich von -21 dB Rückflussdämpfung schreiben sollen. Aber das Vorzeichen ist letztlich Konvention. > Hat ein normaler BiPo in > Emitterschaltung eine schlechte HF-Rückflussdämpfung wegen der > B-E-Kapazität? Siehe als Beispiel das Datenblatt des BFP450 von Infineon, dort die Abb. 14: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BFP450-DS-v02_00-EN.pdf?fileId=5546d462689a790c01690f034c5f3916. Der Betrag der Eingangsimpedanz liegt unter 10 Ohm in der Nähe der reellen Achse. Das ist zunächst weder gut noch schlecht, sondern einfach eine Eigenschaft eines BJT. Wenn man möchte, dass die Stufe am Eingang eine Impedanz von 50 Ohm hat, muss man Maßnahmen ergreifen. Das Thema Anpassung von Verstärkern ist allerdings etwas komplexer. Je nachdem, was man erreichen will (maximale Leistung an einer gegebenen Lastimpedanz, minimaler Rauschfaktor (vgl. die Abb. 15 in obigem Datenblatt), etc.) muss man unterschiedlich vorgehen. Wie gesagt, es lohnt sich, mal die Nase in Fachbücher zu stecken. D-Bohn schrieb: > F. Y. schrieb: >> Für den KW-Bereich - ich nehme an, es ist die Eingangsstufe direkt nach >> der Antenne damit gemeint - > > Nein, ich hätte gerne eine einschleifbare 50-Ohm-Verstärker-Stufe zum > Experimentieren, die ca. 24dB bringen soll. Könnte dafür natürlich > einfach zwei passende MMICs kaskadieren, ein bisschen Basteln mit > Transistoren wäre aber auch nicht verkehrt :-) Dafür braucht es allerdings keinen GHz-MMIC. Ein Verstärker mit hoher Bandbreite bringt auch seine Probleme mit sich, wenn man ihn nicht richtig einsetzt. Mario H. schrieb: > Ohne > Anpassnetzwerke käme man damit nie breitbandig auf die 21 dB > Rückflussdämpfung am Eingang. hallo Mario Das würde mich aber jetzt doch interessieren. Wie sieht denn ein Anpassnetzwerk aus der sagen wir mal ein ERA1 breitbandig von wenigen hundert Kilohertz bis einige GHz an 50 Ohm anpasst? Ralph Berres
Gast
#7045697
Ralph B. schrieb: > Wie sieht denn ein Anpassnetzwerk aus der sagen wir mal ein ERA1 > breitbandig von wenigen hundert Kilohertz bis einige GHz an 50 Ohm > anpasst? Das wird Dir nur Mini-Circuits sagen können. Oder Du machst einen auf und schaust Dir den Chip an. Kann sein, dass dabei resistive Netzwerke eine Rolle spielen, um so weit mit der unteren Grenzfrequenz herunter zu kommen und das Bode-Fano-Theorem zu schlagen -- zu Lasten des Gewinns und des Dynamikbereichs. Wie auch immer, über Breitbandmatching ist mehr geschrieben worden, als man in einem Leben lesen könnte. Ein praktisches Beispiel hatte ich ja oben verlinkt. Und man findet z.B. in den IEEE-Journalen weitere praktische Beispiele zum Matching von MMICs, inkl. Simulation und Messungen. Simulationen und gute Modelle des Transistors spielen generell eine wichtige Rolle. Hier ist ein altes Dokument mit ein paar Hinweisen zur Realisierung von konzentrierten monolithischen L und C in Abschnitt 8.5, und ein paar Bildern: http://k5tra.net/TechFiles/Broadband.pdf. Mario H. schrieb: > Wie die Überschrift "simplified schematic and pin description" schon > andeutet: Der Schaltplan hat mit der Realität nicht mehr zu tun, als > dass er einen BJT in Darlington-Konfiguration zeigt. Ohne > Anpassnetzwerke käme man damit nie breitbandig auf die 21 dB > Rückflussdämpfung am Eingang. Bei der älteren MSA- und MAR-Reihe werden die Anpassmaßnahmen nicht so aufwendig ausfallen müssen. Das angehängte Bsp. eines Low-Power Verstärkers benötigt nur wenige L/R Kompensationselemente um die Rückflußdämpfung bis zur Grenzfrequenz von 1,5GHz, sowohl am Eingang als auch am Ausgang, auf besser 20dB zu halten. D_Bohn schrieb: > Könnte man so etwas hier auch diskret für den KW-Bereich selber > nachbauen? > Für z.B. 24dB Verstärkung (an 50 Ohm logischerweise) und ohne dass es > schwingt? Wenn es nur um den KW-Bereich geht, reicht schon ein einzelner Transistor mit entsprechender Beschaltung. Ein Bsp. für einen 20dB Verstärker der bis in den UKW-Bereich arbeitet, stabil ist und ohne Induktivitäten auskommt, findest du hier: Beitrag "Re: "Simpel" Downconverter 1,25m->2m."
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