Einfluss Bootstrapping auf Eingangskapazitaet

L

Leo Baumann

Guest
Hallo,

Thema: Unity-gain amlifier, Sourcefolger ...

Beim Bootstrapping wird der Bootstrap-Widerstand bei richtiger
Dimensionierung gemaess R_b'=R_b/(A-1) hochtransformiert. Dieser
Widerstand liegt zwischen dem Spannungsteiler und dem Gate. Das fuehrt
zu einer Erhoehung des Eingangswiderstandes der Schaltung
(Eingangsspannungsteiler).-

Jetzt versuche ich mir klarzumachen welchen Einfluss das Bootstrapping
auf die Eingangskapazitaet des FET des Sourcefolgers hat.-

Die Fachliteratur (Halbleiterschaltungstechnik - Tietze/Schenk u. The
Art of Electronics - Horowitz/Hill und Andere) aussern sich dazu leider
nicht.

Hat sich schon jemand hier damit beschaeftigt und eine Antwort gefunden?

Danke im Voraus.

Leo Baumann
 
Am 09.04.2015 um 16:17 schrieb Leo Baumann:

Thema: Unity-gain amlifier, Sourcefolger ...

Beim Bootstrapping wird der Bootstrap-Widerstand bei richtiger
Dimensionierung gemaess R_b'=R_b/(A-1) hochtransformiert. Dieser
Widerstand liegt zwischen dem Spannungsteiler und dem Gate. Das fuehrt
zu einer Erhoehung des Eingangswiderstandes der Schaltung
(Eingangsspannungsteiler).-

Jetzt versuche ich mir klarzumachen welchen Einfluss das Bootstrapping
auf die Eingangskapazitaet des FET des Sourcefolgers hat.-
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Hallo,

IIRC keine weil der Sourcefolger keine Verstärkung hat,


Bernd Mayer
 
Am 09.04.2015 um 17:20 schrieb Bernd Mayer:

IIRC keine weil der Sourcefolger keine Verstärkung hat,


Bernd Mayer
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Auch beim Sourcefolger wirkt Bootstrapping auf den R_b weil trotz
1-Verstaerkung in der Transformationsgleichung (A-1)=0 im Nenner steht.

Wie sieht's mit der Eingangskapazitaet aus?

Leo Baumann
 
Am 09.04.2015 um 17:31 schrieb Leo Baumann:
Am 09.04.2015 um 17:20 schrieb Bernd Mayer:

IIRC keine weil der Sourcefolger keine Verstärkung hat,

Auch beim Sourcefolger wirkt Bootstrapping auf den R_b weil trotz
1-Verstaerkung in der Transformationsgleichung (A-1)=0 im Nenner steht.

Wie sieht's mit der Eingangskapazitaet aus?
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Hallo,

mach halt Messungen oder simulier.


Bernd Mayer
 
Am 09.04.2015 um 17:41 schrieb Bernd Mayer:

> mach halt Messungen oder simulier.

O.k. ich gib das 'mal bei LTspice ein.-

Mich wuerde das theoretisch interessieren.-
Der Cgs liegt naemlich mit Bootstrapping wechselspannungsmaessig
parallel zu R_b.
Ich vermutete 'mal jetzt damit gilt Cgs'=Cgs*(A-1) = Cgs*0=0.
Das wuerde mir jedenfalls gefallen :)

Leo Baumann
 
Leo Baumann schrieb:

> Mich wuerde das theoretisch interessieren.-

Mit dem RĂźstzeug aus Tietze/Schenk und Horowitz/Hill (Kleinsignal-ESB
inkl. parasitärer Kapazitäten usw.) solltest Du das auch theoretisch
lĂśsen kĂśnnen.

Christian
--
Christian Zietz - CHZ-Soft - czietz (at) gmx.net
WWW: http://www.chzsoft.de/
PGP/GnuPG-Key-ID: 0x52CB97F66DA025CA / 0x6DA025CA
 
Am 09.04.2015 um 18:53 schrieb Christian Zietz:
Leo Baumann schrieb:

Mich wuerde das theoretisch interessieren.-

Mit dem RĂźstzeug aus Tietze/Schenk und Horowitz/Hill (Kleinsignal-ESB
inkl. parasitärer Kapazitäten usw.) solltest Du das auch theoretisch
lĂśsen kĂśnnen.

Christian

Ja, mein Ansatz:
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"Der Cgs liegt naemlich mit Bootstrapping wechselspannungsmaessig
parallel zu R_b.
Ich vermutete 'mal jetzt damit gilt Cgs'=Cgs*(A-1) = Cgs*0=0."

ist tatsaechlich richtig. Leider hat ein FET nur eine kleine Steilheit,
bei einer Kollektorstufe wirkt das Bootstrapping besser.

Leo Baumann
 
Am 09.04.2015 um 19:02 schrieb Leo Baumann:
Ja, mein Ansatz:

"Der Cgs liegt naemlich mit Bootstrapping wechselspannungsmaessig
parallel zu R_b.
Ich vermutete 'mal jetzt damit gilt Cgs'=Cgs*(A-1) = Cgs*0=0."

ist tatsaechlich richtig. Leider hat ein FET nur eine kleine Steilheit,
bei einer Kollektorstufe wirkt das Bootstrapping besser.
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Außerdem besteht die Eingangskapazität eines FET nicht nur aus Cgs.

Markus
 
Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>:

Am 10.04.2015 um 15:35 schrieb Bernd Mayer:
Ich ßberlege gerade, ob der Eingangswiderstand des FET spannungsabhängig
ist wie bei einer Kapazitätsdidode.

Korrektur: Eingangskapazität war gemeint"
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Die Eingangskapazität ist ja besonders abhängig von Uds; ist ja gerade das
Prinzip des FET - da müssen viele Ladungsträger aus dem Kanal zu- oder
abgeführt werden, damit er leitfähig wird. Das äussert sich als eine Art
spannungsabhängige Kapazität, aber genaugenommen ist es eine definierte
Ladungsmenge, die da beim Schalten eines FET hin- und herzuschieben ist.

M.
--
 
Am 10.04.2015 um 08:35 schrieb Markus Faust:
> Außerdem besteht die Eingangskapazität eines FET nicht nur aus Cgs.

Natuerlich nicht, bei Source folgern wirkt Cgd voll.
 
[...]

Mit dieser Schaltung (unity gain amplifier aus AoE mit Kollektorstufe u.
Bootstrapping) konnten wir die Eingangskapazitaet des FET auf 0.8 pf
(LTSpice) reduzieren.

http://www.leobaumann.de/aa120.png
 
Am 10.04.2015 um 15:06 schrieb Izur Kockenhan:
Mit dieser Schaltung (unity gain amplifier aus AoE mit Kollektorstufe u.
Bootstrapping) konnten wir die Eingangskapazitaet des FET auf 0.8 pf
(LTSpice) reduzieren.

http://www.leobaumann.de/aa120.png
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Hallo,

interessante Schaltung. Ist das ein Buffer fĂźr 50-Ohm-Lasten?

FĂźr die Eingangsstufe habe ich immer gerne Dual-FETs eingesetzt.
Mit welcher Betriebsspannung läuft das Teil. Ist die Schaltung auch
temperaturstabil? Welche Bandbreite hat der Buffer?

Ich ßberlege gerade, ob der Eingangswiderstand des FET spannungsabhängig
ist wie bei einer Kapazitätsdidode.


Bernd Mayer
 
Am 10.04.2015 um 15:35 schrieb Bernd Mayer:
Hallo,

interessante Schaltung. Ist das ein Buffer fĂźr 50-Ohm-Lasten?

FĂźr die Eingangsstufe habe ich immer gerne Dual-FETs eingesetzt.
Mit welcher Betriebsspannung läuft das Teil. Ist die Schaltung auch
temperaturstabil? Welche Bandbreite hat der Buffer?

Ich ßberlege gerade, ob der Eingangswiderstand des FET spannungsabhängig
ist wie bei einer Kapazitätsdidode.
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Hallo Bernd,

das ist die Elektronik einer Aktivantenne von 10 kHz bis 120 MHz. Die
lineare Bandbreite der Schaltung ist 3.5 kHz - 300 MHz (-3 dB).

Es kam hier darauf an die Eingangskapazitaet zu minimieren, weil diese
mit der Kapazitaet der passiven Antenne einen Wechselspannungsteiler
bildet.-

Der Eingangswiderstand des FET hier ist im Arbeitspunkt nicht
spannungsabhaengig, aber stark frequenzabhaengig. Der Eingangswiderstand
ist bei 10 MHz etwa 1 kOhm, aber nur mit Bootstrapping.

Der Sourcefolger am Eingang mit seinen 2 FETs und der Kollektorstufe ist
aus Art of Electronics.

IM2 der Gesamtschaltung liegt bei -75 dB bei 300 uV (1 MHz,2 MHz) am
Eingang.

Leo Baumann
 
Am 10.04.2015 um 15:35 schrieb Bernd Mayer:
Ich ßberlege gerade, ob der Eingangswiderstand des FET spannungsabhängig
ist wie bei einer Kapazitätsdidode.
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Korrektur: Eingangskapazität war gemeint"


Bernd Mayer
 
Am 10.04.2015 um 15:46 schrieb Bernd Mayer:
> Korrektur: Eingangskapazität war gemeint"

Nun bei FETs ist die Eingangskapazitaet halt spannungsabhaengig.-

Im Arbeitspunkt spielt das fuer die Einansspannung der Schaltung hier
aber keine Rolle.

Equivalente Eingangsrauschspannung ist uebrigens etwa 5 nV/SQRT(Hz) bei
1 MHz.

Leo Baumann
 
Am 10.04.2015 um 15:44 schrieb Izur Kockenhan:
Am 10.04.2015 um 15:35 schrieb Bernd Mayer:
Hallo,

interessante Schaltung. Ist das ein Buffer fĂźr 50-Ohm-Lasten?

FĂźr die Eingangsstufe habe ich immer gerne Dual-FETs eingesetzt.
Mit welcher Betriebsspannung läuft das Teil. Ist die Schaltung auch
temperaturstabil? Welche Bandbreite hat der Buffer?

Ich ßberlege gerade, ob der Eingangswiderstand des FET spannungsabhängig
ist wie bei einer Kapazitätsdidode.

Hallo Bernd,

das ist die Elektronik einer Aktivantenne von 10 kHz bis 120 MHz. Die
lineare Bandbreite der Schaltung ist 3.5 kHz - 300 MHz (-3 dB).

Es kam hier darauf an die Eingangskapazitaet zu minimieren, weil diese
mit der Kapazitaet der passiven Antenne einen Wechselspannungsteiler
bildet.-
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Hallo,

eine recht ähnliche Schaltung, etwas einfacher jedoch mit einer
Kaskodestufe, hatte ich vor Jahren mal fĂźr die Eingangsstufe einer
Aktivantenne fĂźr den Kurzwellenbereich entwickelt. Die war recht linear
(kaum Oberwellen und guten Third-order intercept point,
Ăźbersteuerungfest usw.). Eine Vorselektion mit Spulen und Drehko war
auch dabei.

Da hatte ich auch noch die Transistoren auf geringe
Rßckwirkungskapazität ausgewählt.

Wegen der zahlreichen StĂśrungen u.A. wegen DSL nutze ich Kurzwelle schon
länger nicht mehr. Dafßr habe ich auf dem Handy ca. 30-Tausend
Internetradiostationen. Ich vermisse Kurzwelle dennoch.


Bernd Mayer
 
Am 10.04.2015 um 15:57 schrieb Matthias Weingart:
Die Eingangskapazität ist ja besonders abhängig von Uds; ist ja gerade das
Prinzip des FET - da müssen viele Ladungsträger aus dem Kanal zu- oder
abgeführt werden, damit er leitfähig wird. Das äussert sich als eine Art
spannungsabhängige Kapazität, aber genaugenommen ist es eine definierte
Ladungsmenge, die da beim Schalten eines FET hin- und herzuschieben ist.
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Nun, hier handelt es sich ja um eine lineare Schaltung. Man kann die 0.8
pF Eingangskapazitaet im Arbeitspunkt als konstant annehmen. Uds ist ja
im Arbeitspunkt eingestellt.

Leo Baumann
 
Am 10.04.2015 um 16:02 schrieb Bernd Mayer:

Hallo,

eine recht ähnliche Schaltung, etwas einfacher jedoch mit einer
Kaskodestufe, hatte ich vor Jahren mal fĂźr die Eingangsstufe einer
Aktivantenne fĂźr den Kurzwellenbereich entwickelt. Die war recht linear
(kaum Oberwellen und guten Third-order intercept point,
Ăźbersteuerungfest usw.). Eine Vorselektion mit Spulen und Drehko war
auch dabei.

Da hatte ich auch noch die Transistoren auf geringe
Rßckwirkungskapazität ausgewählt.

Wegen der zahlreichen StĂśrungen u.A. wegen DSL nutze ich Kurzwelle schon
länger nicht mehr. Dafßr habe ich auf dem Handy ca. 30-Tausend
Internetradiostationen. Ich vermisse Kurzwelle dennoch.


Bernd Mayer
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Nach "Art of Electronics" ist die hier verwendete Eingangsschaltung
erste Wahl was IM u. andere nichtlineare Verzerrungen angeht.

Hier die Intermodulationen bei 1 MHz, 2 MHz, 300 uV am Eingang.

http://www.leobaumann.de/im2aa120.png

Leo Baumann
 
Am 10.04.2015 um 15:57 schrieb Matthias Weingart:
Bernd Mayer <beam.bam.boom@knuut.de>:

Am 10.04.2015 um 15:35 schrieb Bernd Mayer:
Ich ßberlege gerade, ob der Eingangswiderstand des FET spannungsabhängig
ist wie bei einer Kapazitätsdidode.

Korrektur: Eingangskapazität war gemeint"

Die Eingangskapazit�t ist ja besonders abh�ngig von Uds; ist ja gerade das
Prinzip des FET - da m�ssen viele Ladungstr�ger aus dem Kanal zu- oder
abgef�hrt werden, damit er leitf�hig wird. Das �ussert sich als eine Art
spannungsabh�ngige Kapazit�t, aber genaugenommen ist es eine definierte
Ladungsmenge, die da beim Schalten eines FET hin- und herzuschieben ist.
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Hallo,

ja der Effekt moduliert auch und erzeugt Oberwellen. Durch die
Bootstrapschaltung wird das minimiert und auch die Linearität verbessert.

Die Überlegung dabei war auch, ob man diese Kapazität durch passende
Spannung weiter vermindern kĂśnnte.


Bernd Mayer
 
Am 10.04.2015 um 16:10 schrieb Bernd Mayer:
Die Überlegung dabei war auch, ob man diese Kapazität durch passende
Spannung weiter vermindern kĂśnnte.
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Es gibt eine Schaltung von Rhode & Schwarz fuer Aktivantennen, die
benutzt statt eines Bootrtrapping einen weiteren bipolaren Transistor
auf das Gate des Eingangs-FET.-

Vielleicht nehme ich das als naechsten Verbesserungsversuch in Angriff.

Leo Baumann
 
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