共通エミッタが増幅しない


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水晶発振器と二次増幅器から27 MHzの搬送波送信機を作ろうとしています。これが完全な回路です。

概略図

この回路のシミュレーションCircuitLabを使用して作成された回路

C6の左側の最初の部分はコルピッツ水晶発振器です。C6の右側には、エミッタ接地アンプがあります。私が作ったコルピッツ水晶発振器はここにあります

Q1とQ2のデータシートはここにあります

問題は次のとおりです。CEアンプを切断し、O1のオシロスコープで電圧を測定すると、150 mVピークツーピークが予測されます。しかし、CEアンプを接続してO2の電圧を測定するとすぐに、ピークツーピークで約300 mV(現時点ではアンテナが接続されていないことに注意)になり、予想よりもはるかに低くなっています。

colpittsオシレーターに選択された値は、私がリンクを投稿したWebサイトのものと同じです。CEアンプの場合、私は自分の値を計算しました。ここでは、その方法を示します。

  1. β=100
  2. 私が選んだ:IC=IE=1mA
  3. 私が選択した:なので、V B = 1.7 VVE=1VVB=1.7V
  4. R6=1V1mA=1kΩ
  5. I、R5=IB=Icβ=10uA I R 4 = 110 U AIR5=100uAIR4=110uA
  6. R 4 = 9 V - 1.7 VR5=1.7V100uA=18kΩR4=9V1.7V110uA=66kΩ
  7. R7=9V4.5V1mA=4.7kΩ
  8. C4どこかで読みます:、そして C 4 > = 60 p FXC4<=110×R6C4>=60pF

C5C6は任意に選択されました。誰かがそれらの値を正確に計算する方法を教えてもらえたら、本当に感謝しています。

したがって、アンプのゲインは次のようになるべきではありません。re=25mVIC Av=RCre=188

何が問題でしょうか?インピーダンスミスマッチが送信される信号のパワーに影響を与える可能性があることをどこかで読んだことがあります。コルピッツ発振器の出力インピーダンスは比較的低く、CEアンプの入力インピーダンスは比較的高いため、これが当てはまるでしょうか?

どんな助けでも大歓迎です!

編集:

私は明確に述べていないことを知っていますが、この問題の解決策を提案できる場合は、本当に感謝します。

EDIT2:

2N3904の代わりにコモンゲートモードでBS270 MOSFETを使用すると、ゲインが増加しますか?私は、MOSFETの方が高速であることをどこかで読んだり、HFアプリケーションで使用したりしているのを見てきました。私はそれらを手元に置いており、現時点ではコンポーネントを購入できません。


いい質問です(そして@Chris Johnsonが答えます)RE:C5とC6。C6はカップリングキャップであり、27MHzでのインピーダンスがそれが駆動しているものと比較して低い限り、問題はありません...(Z(1nF)<〜10オーム)C5についてはよくわかりません。本当にこのキャップが必要ですか?アンテナのインピーダンスは?ほとんど容量性ですか?(数pFですか?)
George Herold 2014

説明ありがとうございます。現時点では実際にはアンテナはありませんが、銅の単線のみを使用することを考えていました。C5はDCバイアス電圧を取り除くためにあります。
Golaž

コモンゲートモードでMOSFETを使用するかどうかわからない-アンプの入力インピーダンスを増やすには、カスコードが必要だと思います。2N3904から妥当な量のゲイン(たとえば5倍)を取得していて、私の編集した回答で提案されているより大きなC4を使用している場合は、2番目の同一のNPNアンプステージを追加してみてください。
Chris Johnson、

より大きなC4が機能した場合は、さらにステージを追加します。ステージからのゲインが倍増しますよね?再度、感謝します!
Golaž

実際には、ゲインはより周りの3です
Golaž

回答:


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1つの理由は、トランジスタのゲインが高周波で低下することです。特定の例を選択するには、 ON半導体BC546のゲイン帯域幅積(GBP)は1mAのコレクタ電流で100MHzです(リンクされたデータシートの図6を参照)。つまり、27MHzの周波数では、電流ゲイン(ベータ)は100ではなく、約100MHz / 27MHz = 3.7です。

27MHzでは、トランジスタの浮遊容量( ミラー効果)もゲインを低下させる役割を果たす可能性があります。

この問題を解決するには、トランジスタを高周波に適したものに交換するだけで十分です。別の汎用トランジスタを選択するだけで済む場合があります。たとえば、2N3904は、典型的なGBPが300MHzで少し優れています。より良い解決策は、おそらく高周波アプリケーション用に設計された多くのトランジスタの1つを選択することです。ランダムに選択するために、フェアチャイルドのPN5179の標準的なGBPは2000MHzです。

ミラー効果のため、コモンコレクタアンプは高周波増幅には特に適していません。コモンベースアンプなどのトポロジは、数十MHzまたは数百MHzの信号によく使用されます。ただし、27MHzでは、一般的なエミッターアンプで問題ないと思います。

ゲインを制限する追加の要因は、C4のインピーダンス|| 信号周波数でのエミッタ抵抗を計算する場合、R6をr_eに追加する必要があります。通常、C4はトランジスタのr_eと比較して信号周波数で無視できるインピーダンスになるように選択されますが、27MHzではR6のインピーダンスが|| C4は約55Ωです(C4の59Ωインピーダンスによって支配されます)。C4を1nFまたは10nFコンデンサに切り替えると、ゲインが2倍以上増加します。


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この答えは、解決策を提案することで改善されます。おそらくトランジスタの別の配置ですか?もっとステージ?
Phil Frost

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私は、提案が含まれるトランジスタの一例と共に、より高い利得帯域幅積を有するトランジスタを使用することが考えWAS優れたソリューションを。さらに、共通の基本配置を使用することの提案は、その理由とともに、ケーキのアイシングでした。もちろん、私の意見では。
EMフィールド

2N3904を使用するとゲインが少し向上しました。他の提案も試します。ご協力いただきありがとうございます!
Golaž

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EMフィールド-提案されたソリューションは、フィルフロストのコメントの後に追加されました。
クリスジョンソン

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考えるべき2つのこと-DCバイアス抵抗は信号に対して何をしますか?Q2を削除してR4 / R5を残した場合、O1でのゲインはどうなりますか?また、第2ステージのゲインをRC / reとして計算しますが、reと直列になっているR6の影響を無視します。これら2つのことを念頭に置いて、戻ってゲインを計算します。


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はい...インピーダンスの不整合が問題の一部である可能性があります。等しいインピーダンス(ステージ間およびステージ間の)は、最大の電力伝達を可能にすることに注意してください。あなたが取るかもしれないもう一つの追加のステップは、高入力インピーダンスの「バッファ」を追加することです、それは最初のステージ(コルピット発振器)をロードすることを避けます。推奨されるステージはコレクターアンプです。

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