Biasing bei HF Transistor

[Martin Laabs]

Hallo,

ich habe mir jetzt einige VHF Verstärker angesehen. Alle in
Emitterschaltung. Dabei ist mir aufgefallen das in keiner
Schaltung ein Emitterwiderstand eingebaut war. Nun war ich
immer fest der Meinung das man sowas nicht macht weil es
dadurch schwer wird den Arbeitspunkt korrekt einzustellen und
er auch noch stark Temperaturabhängig wird. (Halt was in den
Büchern zu allg. Transistorschaltungen steht).

Ist das bei HF anders? Wirken dort die Anschluss-/Bondinduktivitäten
als Rückkopplung oder sind bereits Emitterwiderstände in den
Transistor integriert?

Tschüss
Martin L.

 

[Joerg]

Hallo Martin,

Haeufig wird das mit simpler Auflage einer Spannung auf die Basis
gemacht. Ohne Emitter Widerstand. Allerdings ist dort eine Diode
eingebaut, welche mit dem Kuehlkoerper des HF Trasistors thermisch
verbunden ist. So laeuft im Idealfall die Basisspannung einem
thermischen Wegdriften entgegen.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Martin Laabs]

In article <AY03d.22629$rY2.18065@newssvr29.news.prodigy.com>,
Joerg <notthisjoergsch@removethispacbell.net> writes:

Hallo Martin,

Haeufig wird das mit simpler Auflage einer Spannung auf die Basis
gemacht. Ohne Emitter Widerstand. Allerdings ist dort eine Diode
eingebaut, welche mit dem Kuehlkoerper des HF Trasistors thermisch
verbunden ist. So laeuft im Idealfall die Basisspannung einem
thermischen Wegdriften entgegen.

Ja. So ist das bei meinem 2m Funkgerät gemacht. Aber bei
den anderen Schaltplänen habe ich so eine Kompensation nicht
gesehen.
Es waren zwar keine großen Leistungen die da erzeugt wurden aber
1/4W kam schon raus. D.h da gab es sicherlich eine signifikante
Erwärmung weil der Transistor nur in SMD Verfügbar ist. (Weis gerade
den Typ nicht mehr)

Aber selbst mit der Diodenlösung muss man den Arbeitspunkt
erst mal via Trimpoti auf den gewünschten Wert einstellen
um Produktionstolleranzen auszugleichen.

Tschüss
Martin L.

 

[Georg Acher]

Joerg <notthisjoergsch@removethispacbell.net> writes:

Hallo Martin,

Haeufig wird das mit simpler Auflage einer Spannung auf die Basis
gemacht. Ohne Emitter Widerstand. Allerdings ist dort eine Diode
eingebaut, welche mit dem Kuehlkoerper des HF Trasistors thermisch
verbunden ist. So laeuft im Idealfall die Basisspannung einem
thermischen Wegdriften entgegen.

Wird aber eigentlich nur bei Leistungsverstärkern im A-Betrieb (aka Heizkörper)
gemacht. C-Betrieb ist eh' "digital" ohne Bias und bei "Kleinkram" ist der Strom
sowieso gering, sodass da wenig davon läuft (sicher gibts Ausnahmen...).

Es gibt in HF aber schon Emitterwiderstände, dann aber eher um die Verstärkung
absichtlich zu bändigen bzw. Schwingneigung zu unterdrücken.

Und "was in den Büchern zu allg. Transistorschaltungen steht" kann man bei HF
sowieso vergessen. Er grenzt ja schon an Perversität (aus NF-Sicht gesehen), dass
manche HF-Transis erst mit einigen 100pF gegen Emitter überhaupt anfangen mit

0dB zu verstärken...

--
Georg Acher, acher@in.tum.de
http://wwwbode.in.tum.de/~acher
"Oh no, not again !" The bowl of petunias

 

[Ulrich Strate]

Martin Laabs wrote:

Hallo,

ich habe mir jetzt einige VHF Verstärker angesehen. Alle in
Emitterschaltung. Dabei ist mir aufgefallen das in keiner
Schaltung ein Emitterwiderstand eingebaut war. Nun war ich

Bei C-Betrieb trotzdem nicht unüblich, um den Stromflußwinkel noch ein
wenig zu verkleinern..

immer fest der Meinung das man sowas nicht macht weil es
dadurch schwer wird den Arbeitspunkt korrekt einzustellen und
er auch noch stark Temperaturabhängig wird.

Der Arbeitspunkt _ist_ so stark temperaturabhängig, daß man allein mit
Emitterwiderstand bei AB-Betrieb nichts erreichen kann. Es gibt IDR eine
Regelschaltung mit thermisch ans Transistorgehäuse gekoppelten Dioden, die
den Arbeitspunkt über die Basisvorspannung stabilisiert.

Gruß
Ulrich

 

[Oliver Bartels]

On 18 Sep 2004 18:38:15 GMT, 98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote:

Ist das bei HF anders? Wirken dort die Anschluss-/Bondinduktivitäten
als Rückkopplung oder sind bereits Emitterwiderstände in den
Transistor integriert?
Man möchte gerne stabile und bekannte s-Parameter (Anpassung)

haben und dabei ist so ein Emitterwiderstand nicht gerade hilfreich.
Außerdem möchte man eigentlich *garkeine* zusätzlichen realen
Widerstände (außer dem Halbleiter) im HF-Pfad sehen, weil die
grundsätzlich für Verluste stehen. Ausnahmen sind breitbandige
Messsysteme.
Viele HF-Transistoren (SIGET) wollen am Emitter zudem einfach
Masse sehen.

Das primäre Designziel ist bei HF-Stufen immer noch, dass die
HF-Stufe HF-mäßig gut funktioniert, egal was im NF-Lehrbuch steht.

Die Bias-Regelung läuft deshalb üblicherweise über den von der
jeweiligen Stufe über den Kollektor gezogenen Strom oder
gar thermisch, bei kleiner Leistung wird einfach gleichspannungsmäßig
die Basis an einen Strommesswiderstand im Kollektor gekoppelt,
hinter dem der HF-Pfad über einen Abblock-C geschlossen ist,
bei großer Leistung gibt es dafür eigene Transistoren.
Den Strom irgendwie zu regeln ist natürlich wichtig, wenn der
Transistor das einzige Element im Stromkreis mit signifikanten
Gleichspannungswiderstand ist ;-)
Hingegen ist es bei LDMOS üblich, die Gate-Spannung einfach
vorzugeben, MOSFETS sind gutmütiger und regeln ihren
Strom im Sinne einer Konstantstromquelle weitgehend selber.

Mit der klassischen Gegenkopplung geht bei HF eh' nix.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Joerg]

Hallo Olive,

Mit der klassischen Gegenkopplung geht bei HF eh' nix.


Doch, bei HF Vorstufen schon. Aber wie Du schon sagtest, nicht bei

Endstufen in Leistungsverstaerkern. Die thermisch stabilisierte
Vorspannung ohne elektronische Rueckkopplung ist dort recht ueblich.
Heutzutage im uC Zeitalter geht das auch mit Selbstabgleich.

Ich hatte auch mal einen Leistungsverstaerker mit HF Gegenkopplung
gebaut, wegen erhoehter Linearitaet. Aber das ist etwas anderes.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Oliver Bartels]

On Sun, 19 Sep 2004 21:40:38 GMT, Joerg
<notthisjoergsch@removethispacbell.net> wrote:
[ Gegenkopplung ]

Doch, bei HF Vorstufen schon.
Das hängt davon ab, was Du unter HF verstehst.

Bei mir ist das was anderes als zittriger Gleichstrom.

Die Gegenkopplung nützt Dir dann wenig, wenn, wie
im GHz Bereich üblich, der einzelne Transistor per se
eine nennenswerte Phasenverschiebung hinzufügt.

Dann wird nämlich aus der Gegenkopplung ganz schnell
eine Mitkopplung ;-)

Ich hatte auch mal einen Leistungsverstaerker mit HF Gegenkopplung
gebaut, wegen erhoehter Linearitaet. Aber das ist etwas anderes.
Das war dann sicher im MHz Bereich, also doch zittriger

Gleichstrom ;-)

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Joerg]

Hallo Oliver,

Ich hatte auch mal einen Leistungsverstaerker mit HF Gegenkopplung
gebaut, wegen erhoehter Linearitaet. Aber das ist etwas anderes.


Das war dann sicher im MHz Bereich, also doch zittriger
Gleichstrom ;-)


Ja, unter 50MHz war das. Wenn bei Dir HF erst ab 1GHz anfaengt, dann

hast Du natuerlich recht, dass mit Gegenkopplung zumindest ohne Abgleich
nicht viel los ist. Wir hatten alles ueber 100MHz frueher als
"Rauschfunk" bezeichnet.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Oliver Bartels]

On Tue, 21 Sep 2004 00:28:37 GMT, Joerg
<notthisjoergsch@removethispacbell.net> wrote:

Ja, unter 50MHz war das. Wenn bei Dir HF erst ab 1GHz anfaengt, dann
hast Du natuerlich recht, dass mit Gegenkopplung zumindest ohne Abgleich
nicht viel los ist. Wir hatten alles ueber 100MHz frueher als
"Rauschfunk" bezeichnet.
Naja, alles unter 1GHz synthetisiert man doch heute mittels PC

und D/A Wandler direkt, es handelt sich demnach ganz klar
um das Basisband, auch wenn ein solches Signal vielleicht
den Anschein erwecken sollte, dass es moduliert sei ;-)

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Martin Laabs]

In article <okdvk0tcu41orkojhijbi6fiu39bbrtoph@4ax.com>,
Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> writes:

On Tue, 21 Sep 2004 00:28:37 GMT, Joerg
notthisjoergsch@removethispacbell.net> wrote:

Naja, alles unter 1GHz synthetisiert man doch heute mittels PC
und D/A Wandler direkt

Welcher DA Wandler kann denn über 1GHz? Gibt es dann auch
noch einen akzeptablen Dynamikumfang?
Und beim Empfänger? Muss man warscheinlich doch wieder Mischen und
dann digititalisieren.

Tschüss
Martin L.

 

[Joerg]

Hallo Oliver,

Naja, alles unter 1GHz synthetisiert man doch heute mittels PC
und D/A Wandler direkt, es handelt sich demnach ganz klar
um das Basisband, auch wenn ein solches Signal vielleicht
den Anschein erwecken sollte, dass es moduliert sei ;-)


Alles kann man nicht digitalisieren oder es macht wirtschaftlich einfach

nicht viel Sinn. Bei ein paar hundert Watt Leistung wird das ein wenig
knifflig. Natuerlich kann ein Verstaerker selbst bei noch hoeherer
Leistung pulsmoduliert werden und das waere ja dann zumindest ein wenig
digital. Das hatte ein Bekannter sogar schon in den 70er Jahren gemacht.
Der einzige Sinn dieser aufwendigen Schaltung war es jedoch, die
maximale legale Ausgangsleistung aus einer KW Endstufe herauszuholen,
ohne die damals gesetzlich festgelegte Grenze bei der
Anodenverlustleistung zu ueberschreiten.

Eine Gegenkopplung digital zu realisieren ginge auch, waere aber teurer
als analog. Ferritkern, etwas Draht und ein paar R und C werden kaum
ueber einem Euro liegen, das ist digital (noch) nicht drin.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Oliver Bartels]

On 21 Sep 2004 05:28:36 GMT, 98malaab@gmx.de (Martin Laabs) wrote:

Welcher DA Wandler kann denn über 1GHz? Gibt es dann auch
noch einen akzeptablen Dynamikumfang?
Atmel 86101G2GB macht 1,2GSPS bei 10Bit Auflösung.

AD9736 schafft auch 1,2GSPS bei 14Bit.
Zwei von denen (I und Q Kanal) und trotz Nyquist sind ca.
1GHz Bandbreite direkt synthetisierbar,
AD9858 DDS läuft mit 1GSPS.
AD9726 macht 16 Bit bei 600MSPS.

Und beim Empfänger? Muss man warscheinlich doch wieder Mischen und
dann digititalisieren.
Ich weiß, dass mein Geläster etwas übertrieben ist und ich baue

ISM 434/868 auch noch "relativ" konventionell auf (es gibt nette
IC's dazu), ich denke aber, dass es einen wahren Kern hat ;-)
Es ist absolut frapierend zu sehen, dass all das, was früher
aufwendigst analog gemacht wurde, heute einfach digital
erschlagen wird.

Z.B. würde man die besagten 50MHz heute kurz und knapp
direkt per DDS erzeugen.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10

 

[Joerg]

Hallo Oliver,

Es ist absolut frapierend zu sehen, dass all das, was früher
aufwendigst analog gemacht wurde, heute einfach digital
erschlagen wird.


Es gibt aber auch Faelle, wo es digital gemacht wird, nur weil es

technisch moeglich und schick ist oder weil der Ingenieur die analoge
Technik nicht mehr bis herunter zum Transistorbereich beherrscht. Ich
hatte einmal eine nicht gut funktionierende automatische Kalibrierung zu
90 Prozent herausgerissen und durch analoge Technik ersetzt. Der
Softwareaufwand zur Steuerung schrumpfte so, dass der DSP fast
einschlief. Der SW Ingenieur auch, weil er nur eine simple State Machine
einpflanzen musste. Die Kosten sanken von circa $100 auf $15 und der
Prozess dauerte pro Vorgang anstatt mehrere Sekunden nur noch ein paar
zig Millisekunden. Die Verblueffung war gross und der Disti fuer die
tollen digitalen Zeitsteller war stinkesauer. Wir brauchten sie nicht mehr.

Z.B. würde man die besagten 50MHz heute kurz und knapp
direkt per DDS erzeugen.


Das sehe ich auch so.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com