Jump to content

    

Широкополосный усилитель DC-6 ГГц, входной импеданс

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?

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 ))

HMC313_input.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

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%.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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?

Share this post


Link to post
Share on other sites

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+

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites
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

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

2-Figure3-1.png

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?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now