Forum: HF, Funk und Felder Ausgangsimpedance HF Leistungstransistor


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Christoph (Gast)


Lesenswert?

Hi!

Es geht um HF Leistungstransistoren generell, also egal om BJT oder MOS.

In den Datenblättern finden sich die komplexen Impedanzen für Ein- und 
Ausgang. Meistens um 1-2R und ein paar +/-j.

Man kann den Ausgangswiderstand grob nach folgender Formel bestimmen 
(Ub-Vce(sat))²/2xPo.

Beispiel: LDMOS, 7.5V/6W.

Ausg. Imp. laut Datenblatt: 1.49 + j0.38

Rechnerisch: (7,5-1,5)²/2*6 = ~82R

Der Unterschied ist enorm, und ich frage mich nun, welcher Wert für mich 
relevant ist. Zur Errechung von Anpassgliedern, etc.

Besten Dank! :)

von Günter Lenz (Gast)


Lesenswert?

Hängt vom eingestellten Arbeitspunkt ab, oder wie stark er
angesteuert wird bei C-betrieb. Zum beispiel bei Eintakt-
A-Endstufe und Kollektordrossel, Betriebsspannung 12V
und 240mA Ruhestrom ist die Impedanz dann 12V / 240mA = 50Ω.


Oder man mißt einfach mit einer einstellbaren ohmschen Last,
wenn die HF-Spannung um die hälfte gesunken ist, dann ist
die Impedanz gleich der ohmschen Last.

von Josef L. (Firma: Volkssternwarte Würzburg e.V.) (joe88349)


Lesenswert?

Bei mir sind (6 x 6) / (2 x 6) = 6 / 2 = 3

von Rentner Ost (Gast)


Lesenswert?

Die Ausgangsimpedanz des Transistors ist Frequenzabhängig und ist in der 
Komplexen Zahlenebene angegeben.

Für die optimale Leistungsabgabe des Transistor muss der Imaginärteil 
durch Schaltelemente so kompensiert werden, dass er Null  wird. Als 
Hilfsmittel bietet sich das Smith-Diagramm an, die Kompensation lässt 
sich damit grafisch ermitteln.

von Martin L. (makersting)


Lesenswert?

Ernst gemeinte Frage: Wofür steht "Po" in der Formel?

von Grummler (Gast)


Lesenswert?

Christoph schrieb:

> Man kann den Ausgangswiderstand grob nach folgender
> Formel bestimmen (Ub-Vce(sat))²/2xPo.

Sicher nicht.
Im Nenner fehlt eine Klammer.

Korrekt wäre: (Ub-Vce(sat))²/(2xPo).


> Rechnerisch: (7,5-1,5)²/2*6 = ~82R

Jaja, Einheiten braucht ja kein Mensch, nicht wahr...

von Grummler (Gast)


Lesenswert?

Martin L. schrieb:

> Ernst gemeinte Frage: Wofür steht "Po" in der Formel?

P_out, nehme ich an.

von Grummler (Gast)


Lesenswert?

Josef L. schrieb:

> Bei mir sind (6 x 6) / (2 x 6) = 6 / 2 = 3

Du hast ja auch nicht stumpfsinnig das gerechnet, was
dasteht, sondern so, wie es richtig ist... :)

Die Einheiten fehlen aber trotzdem.

von Christoph (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Grummler schrieb:
> Josef L. schrieb:
>
>> Bei mir sind (6 x 6) / (2 x 6) = 6 / 2 = 3
>
> Du hast ja auch nicht stumpfsinnig das gerechnet, was
> dasteht, sondern so, wie es richtig ist... :)
>
> Die Einheiten fehlen aber trotzdem.

(6 x 6) / (2 x 6) = 6 / 2 = 3

Da fehlt ein ²,  also

(6 x 6)² / (2 x 6) = 36² / 12 = 108

Aus NXP AN1526 - siehe Grafik im Anhang.

von Christoph (Gast)


Lesenswert?

Rentner Ost schrieb:
> Die Ausgangsimpedanz des Transistors ist Frequenzabhängig und ist
> in der
> Komplexen Zahlenebene angegeben.
>
> Für die optimale Leistungsabgabe des Transistor muss der Imaginärteil
> durch Schaltelemente so kompensiert werden, dass er Null  wird. Als
> Hilfsmittel bietet sich das Smith-Diagramm an, die Kompensation lässt
> sich damit grafisch ermitteln.

Hallöchen,

Ja, klar. Das ändert jedoch, meines Verständisses nach, nichts am 
niedrigen Widerstand. Wenn 1.49 + j0.38 gegeben ist, kann ich  mit 
-j0.38 den imaginären Anteil rausmatchen. Bleibe ich noch immer auf den 
1.49+j0 sitzen.

Auch ja: die R+j-Angabe ändert sich mit der Frequenz. Aber in einem 
Bezug, der für meine grundlegende Frage, in unrelevanter Größe. Ob nun, 
fiktiv, (untere Frequenz) 1.7+j1.3 und (obere Frequenz) 0.9-j0.4, ändert 
nichts daran, dass die Impedanz sehr niedrig bleibt.

von Grummler (Gast)


Lesenswert?

Christoph schrieb:

> (6 x 6) / (2 x 6) = 6 / 2 = 3
>
> Da fehlt ein ²,

Oh.
Mein.
Gott.

MORGEN ist erst Freitag...


> also
>
> (6 x 6)² / (2 x 6) = 36² / 12 = 108

Schwachsinn. "6 x 6" IST bereits das Quadrat von 6...

von Grummler (Gast)


Lesenswert?

Christoph schrieb:

> Ja, klar. Das ändert jedoch, meines Verständisses nach,
> nichts am niedrigen Widerstand.

Und?!

Der Ausgangswiderstand IST halt ziemlich niedrig. Ein
paar einstellige Ohm kommt m.W. schon hin.

Wo liegt Dein Problem?

von Josef L. (Firma: Volkssternwarte Würzburg e.V.) (joe88349)


Lesenswert?

Christoph schrieb:
> Da fehlt ein ²

Unsinn, (7,5 - 1,5)² = 6² = 6 x 6 im Zähler

Ist das so schwer? Und die Einheitenbetrachtung macht man separat, also

[U]²/[P] = V²/W = V²/(VA) = V/A = Ω

von Christoph (Gast)


Lesenswert?

Grummler schrieb:
> Schwachsinn. "6 x 6" IST bereits das Quadrat von 6...

Err, oh, oh Gott. Das ist jetzt... peinlich. Korrekt, mein Patzer. Man 
liest, was man lesen will. Mea Culpa. Danke fürs persistente 
dagegenhalten (auch wenn etwas weniger uncharmant toll gewesen wäre). :)

Aber die Frage bleibt weiterhin offen im Raum. Ich habe jetzt ein paar 
andere RF Leistungstransistoren zum Verglich herangezogen.

Beispiel MRF454

Ub=12.5V, Pout=80W. Z(out) laut Datenblatt: 1.16+j0.201

Mit der Formel aus der Application Note wären es:

(12,5V-1,5V)²/(2*80W) =  ~55R.

1,5V aus der Application Note übernommen.

Die Application Note besagt auch, dass es Abweichung, je nach 
Betriebsart und Leistung, gibt. Aber das ist hier Faktor ~50. Was mir 
unrealistisch viel erscheint.

Gerade bei den 28V-Typen wird der Unterschied noch wesentlich größer.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


Lesenswert?

Josef L. schrieb:
> Christoph schrieb:
>> Da fehlt ein ²

In dem schönen "load.jpg" fehlt die öffnende Klammer. Wo darf man diese 
sich nun dazu denken, damit es stimmt?

mfg

von Josef L. (Firma: Volkssternwarte Würzburg e.V.) (joe88349)


Lesenswert?

Christoph schrieb:
> (12,5V-1,5V)²/(2*80W) =  ~55R.

Ich komm tatsächlich nicht drauf wo du den Knoten hast. Polnische 
Notation ist schon seit 40 Jahren out.

Ich komme auf (12,5V-1,5V)²/(2*80W) = 11²/160 [V²/(VA)] = 121/160 Ω ≈ 
0,76 Ω

von Grummler (Gast)


Lesenswert?

Christoph schrieb:

> Grummler schrieb:
>> Schwachsinn. "6 x 6" IST bereits das Quadrat von 6...
>
> Err, oh, oh Gott. Das ist jetzt... peinlich. Korrekt,
> mein Patzer.

Respekt.
Nicht jeder kann einen Fehler so trocken zugeben wie Du.


> dagegenhalten (auch wenn etwas weniger uncharmant toll
> gewesen wäre). :)

Jaja, mein sanftmütiges und geduldiges Wesen wird landauf,
landab in höchsten Tönen gerühmt... :)


Ich bitte, mir meine rustikale Art nicht übelzunehmen.


> Mit der Formel aus der Application Note wären es:
>
> (12,5V-1,5V)²/(2*80W) =  ~55R.

Es geht mir wie Josef: Ich habe keine Ahnung, was Du
hier zusammenrechnest.

1. Schritt: 12,5V-1,5V = 11V

2. Schritt: (11V)² = 121V²

3. Schritt: 2*80W = 160W

4. Schritt: 121V² / 160W = (121/160) * (V²/W)

5. Schritt: 121/160 =~ 0,75

6. Schritt: (V*V)/(V*A) = V/A = Ohm


Das Resultat ist also R =~ 0,75 Ohm.

von Robert M. (r0bm)


Lesenswert?

Christoph schrieb:
> Ja, klar. Das ändert jedoch, meines Verständisses nach, nichts am
> niedrigen Widerstand. Wenn 1.49 + j0.38 gegeben ist, kann ich  mit
> -j0.38 den imaginären Anteil rausmatchen. Bleibe ich noch immer auf den
> 1.49+j0 sitzen.

Solch niedrige Impedanzen sind normal, insbesondere bei geringer 
Betriebsspannung. In deinem Bsp. sind es rein rechnerisch 3 Ohm. Dieser 
Wert ist nicht als Ausgangsimpedanz des Transistors zu verstehen, 
sondern stellt die Last dar, die der Transistor sehen möchte, um 6W bei 
Ub=7,5V zu erzeugen.
Parallel zu den 3 Ohm liegt die Ausgangkapazität des Transistors, sowie 
eine Induktivität (typ. 0,5...1nH) in Reihe zu dieser RC-Kombination. 
Die Impedanz dieses Netzwerkes ist sehr gering.


Christoph schrieb:
> Beispiel MRF454
> Ub=12.5V, Pout=80W. Z(out) laut Datenblatt: 1.16+j0.201
> Mit der Formel aus der Application Note wären es:
> (12,5V-1,5V)²/(2*80W) =  ~55R.
> 1,5V aus der Application Note übernommen.

 Da hast du dich bei der Berechnung leider (wiederholt) vertan. Rein 
rechnerisch wären es 0,75 Ohm. Die verwendete Formel ist typ. für 
AB-Betrieb. Für C-Betrieb, wie im Datenblatt zu sehen, kannst du die 
optimale Last für den Transistor mit Ro = 0,625 x (Ub-Usat)²/ Po = 0,95 
Ohm schätzen. Zusammen mit der (dynamischen) Ausgangskapazität 
(angenommen 1,5 x Cout) des Transistors und der Ausgangsinduktivität 
(angenommen 1nH) komme ich auf rund Z = 0,95 + j0,12 Ohm bei 30 MHz. Mit 
diesem Wert könnte weiter gerechnet werden, falls der Hersteller keine 
genaueren Angaben zur Großsignalimpedanz (Zo = 1,16-j0,201) des 
Tansistors machen würde.

von Günter Lenz (Gast)


Lesenswert?

Ohne die die Schaltung zu kennen in die der Transistor
arbeitet, läst sich gar keine Ausgangsimpedanz bestimmen.
Soll der Transistor linear arbeiten oder in C_Betrieb?
Arbeitet der Transistor in Gegentakt mit noch einen
Transistor? Ist der Kollektorarbeitswiderstand ein
ohmscher Widerstand oder eine Drossel? Gibt es in
der Schaltung eine Gegenkopplung oder nicht?
Wie ist der Arbeitspunkt eingestellt, wie hoch ist
die Betriebsspannung? Den Transistor alleine betrachten
und zu sagen das er eine bestimmte Impedanz hat ist
vollkommen sinnlos.

von Waldheini (Gast)


Lesenswert?

Günter Lenz schrieb:
> Den Transistor alleine betrachten
> und zu sagen das er eine bestimmte Impedanz hat ist
> vollkommen sinnlos.

Dann sind die Datenblattangabe vollkommen sinnlos. Komisch, dass die bei 
den Herstellern das noch nicht gemerkt haben.

von Simon B. (Gast)


Lesenswert?

Günter Lenz schrieb:
> Den Transistor alleine betrachten
> und zu sagen das er eine bestimmte Impedanz hat ist
> vollkommen sinnlos.

Nein das ist nicht sinnlos. Das nennt sich de-embedding und für die 
Modellierung im Gesamtsystem ist das extrem sinnvoll.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.