Широкополосный усилитель DC-6 ГГц, входной импеданс

[Reanimatorr 0]

В вопросах ВЧ техники являюсь новичком, прошу строго не судить.

Нужно усилить примерно на 26 дБ импульсный сигнал для анализа на осциллографе с полосой 6ГГц.

Беглый поиск готовых МШУ и анализ документации на них (на примере HMC313) показал, что их входной импеданс значительно отличается от 50 Ом, и для работы на конкретных частотах к ним добавляют согласующие цепочки. В моем же случае сигнал широкополосный и данное действие невозможно.

Существуют ли готовые усилители с нормированной на 50 Ом входной характеристикой, по типу как у осциллографа?

[Aner 0]

У большинства осциллограф входное несколько килоом. Но есть и с 50 Омами, хотя это в основном анализаторы, векторники и тп. приборы. Импеданс в широкой полосе согласуют линиями, широкополосными трансами и тп., но никак не цепками на сосредоточенных компонентах.

[Sokrat 0]

6 часов назад, Aner сказал:

Но есть и с 50 Омами, хотя это в основном анализаторы, векторники и тп. приборы

Не согласен. Куча моделей ВЧ осциллографов со входным 50 Ом. У нас, например, R&S RTO 1024 стоят. Тут другой вопрос, номинально то оно там 50 Ом, но я никогда не видел характеристики S11 этих осциллографов. Возможно там тоже не всё так радужно, как топикстартеру хочется.

А по теме, можно подобрать широкополосный МШУ с S11 до минус 15 Дб (из опыта). В широкой полосе согласовать лучше? Не знаю. Боде-Фано никто не отменял.

[Krake 0]

Может быть Вам нужен усилитель с распределенным усилением, что то типо такого

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/hmc460lc5.pdf

[ViKo 0]

У всех нормальных осциллографов входное сопротивление ровненько 1 МОм. У большинства хороших осциллографов с широкой полосой частот на входе есть включаемый резистор 50 Ом. 

Что касается усилителя, то если вам нужно передать на него сигнал по длинной линии, тогда и ставьте на вход его 50 Ом. А при чем здесь широкая или узкая полоса? В документах на ВЧ ОУ есть схемы включения. 

[arhiv6 0]

А какое S11 требуется, в цифрах? Какое усиление и его неравномерность? Шум? Так-то есть много широкополосных согласованных усилителей, например HMC311LP3 с S11<-10дБ, HMC788A с S11<-16дБ до 6ГГц.

[Maksimka 0]

11 hours ago, Reanimator++ said:

Беглый поиск готовых МШУ и анализ документации на них (на примере HMC313) показал, что их входной импеданс значительно отличается от 50 Ом, и для работы на конкретных частотах к ним добавляют согласующие цепочки. В моем же случае сигнал широкополосный и данное действие невозможно.

Вы уже сами ответили на свой вопрос. Для работы в узкой полосе - СЦ. Для широкой полосы - без СЦ. А то, что S11 плохой, ну тут так сказать издержки.

[Reanimatorr 0]

7 hours ago, arhiv6 said:

А какое S11 требуется, в цифрах? Какое усиление и его неравномерность? Шум?

Хороший вопрос. Я пока в уме не могу перевести S11 в децибеллах в погрешность измерения на скопе в %. Хотелось бы в 10% уложиться.

Я использую так называемый Z-0 probe, он же пассивный ВЧ щуп, состоящий из резистора 950 Ом и 50-Ом кабеля, подключенного на вход скопа.

Сам сигнал порядка 100мВ, и после деления в 20 раз на 1-кОм щупе на скопе уже толком ничего не видно. А нагружать сильнее исследуемую цепь не хотелось бы. (по ряду причин использовать активный щуп не могу)

Тем не менее, если я цепляю щуп от генератора к спектранализатору, то я вижу замечательную ровную АЧХ в пределах 1 дб на всей полосе частот (потери в кабеле как раз компенсируются паразитной емкостью резистора), только за минусом 26 дБ.

Хотелось бы усилить сигнал перед тем как подавать на скоп.

Посмотрел диаграму Смита на HMC313 - http://www.ic72.com/pdf_file/h/158024.pdf

Как я понимаю, на низких частотах входное вообще стремится к 150 Ом. Как это вообще работает? (либо я смотрю в книгу, вижу фигу.. прошу сильно не пинать ))

[arhiv6 0]

Проще в любом симуляторе посмотреть (например бесплатный Qucs). Если рассматривать только ваш пробник, то в схеме генератор (50 Ом) -> делитель 950 к 50 Ом ->нагрузка (50 Ом) действительно коэффициент передачи получается -26.2дБ. Вы можете включить в эту схему после делителя перед нагрузкой модель реального усилителя, взяв файл с S-параметрами с сайта производителя. Тогда учтёте и согласование, и неравномерность коэффициента передачи усилителя. Например, для HMC313 без согласования коэффициент передачи такой цепочки в диапазоне до 6ГГц меняется в пределах S21=-7.7...-11.2дБ, а для уже внутри согласованного HMC311LP3 неравномерность составит всего S21=-11...-11.9дБ. 0.9дБ это в пересчёте на коэффициент усиления по напряжению составит 1.11 раз или 11%.

[Reanimatorr 0]

Принял, спасибо большое за оценку!

Симулятор скачали, в нем все действительно красиво. Заказали пару HMC311, благо есть в РФ, посмотрим что получится в действительности.

Еще волнует вопрос какова будет реальная минимальная частота данного усилителя. Пишут от DC, но понятно что на кГц оно работать не будет?

[PArtem 0]

Для широкополосного согласования можно использовать аттеньюаторы (н-р серии LAT от Minicircuits).
В усилении и Кш, конечно потеряете.....

Рабочая полоса еще определяется значениями входных/выходных С (на DC конечно работать не будет)

и L для питания (см табл в datasheet), в качестве L можно использовать что то типа ADCH-80a+

 

[Reanimatorr 0]

Собрали макет на HMC311, работает отлично. Осталось с нижней частотой разобраться. До 1 МГц дотянули последовательно соединив индукторы разных номиналов.

[soldat_shveyk 0]

13 hours ago, Reanimatorr said:

До 1 МГц дотянули последовательно соединив индукторы разных номиналов

У Coilcraft есть широкополосные конические катушки как раз для этой цели - https://www.coilcraft.com/bcr.cfm

[Profi2005 0]

On ‎4‎/‎3‎/‎2019 at 12:33 AM, Reanimatorr said:

В вопросах ВЧ техники являюсь новичком, прошу строго не судить.

Cуществуют ли готовые усилители с нормированной на 50 Ом входной характеристикой, по типу как у осциллографа?

Существуют. Ряд компаний специализируются на их производстве. Amplitech (USA) например, или Микроволновые Cистемы (Москва).  

Можно самому сделать, до 6-ти ГГц есть ряд чипов с ровной характеристикой: HMC311, HMC788, ADL5611, NBB-400

С уважением,

К.

[khach 0]

У осциллографа вообще то вход от постоянного напряжения работоспособен, а у СВЧ усилителей с этим проблемы. Обычно входной каскад осциллографа строится по гибридной схеме- отдельно НЧ канал, отдельно ВЧ, потом суммирование, часто в дифференциальный сигнал.

Посмотрите схемы входных каскадов Лекроя тут http://ftb.ko4bb.com/getsimple/index.php?id=manuals&amp;dir=LeCroy

Там есть модели до 1ГГц. К сожалению, при полосах до 6 ггц все так просто не получится- производители осциллографов смогли решить эту проблему только введением сменных входных блоков типа как у текстроникса https://www.tek.com/oscilloscope/dpo70000-mso70000

PS http://www.ti.com/tool/TIDA-00826

тут 50 омный тракт для осциллографа на 2 ГГц. Полностью дифференциальный, даже аттенюатор. Может у кого есть идеи, как добавить гибридный НЧ каскад к этой схеме для передачи постоянки?