Kurzdaten: Betriebsspannung
12 Volt Frequenzbereich 500 kHz bis 50 MHz Eingang
und Ausgang 50 Ohm Ausgangsleistung bis 50 mW Stromverbrauch
75 mA ( 0,9 Watt)
Ziel
war es, einen möglichst
linearen Verstärker für einfachere Meßzwecke zu bauen, der ohne
Übertrager oder komplizierte Anpassungen auskommt. Man kann ihn
natürlich auch für QRP-Projekte oder ähnliche Selbstbauschaltungen
nutzen. Es werden nur Standardbauteile verwendet, die wirklich einfach
zu beschaffen sind. Selbst der Transistor Q1, in dem Fall ein BC639,
ist ein weit verbreiteter schneller Audiotransistor für Treiberstufen.
Die
Schaltung des Verstärkers ist recht simpel. Ein einstufiger Verstärker
in Emitterschaltung, praktisch wie im Lehrbuch. Als Transistor habe ich
in der Simulation mit Micro-Cap einen 2N2222A genommen, der
Lieblingstransistor der Amerikaner. Sehr ähnliche europäische
Transistoren sind der BC635/637/639 und der BC337. In der Version SMD
heißt er BC817. Schaut man in den Datenblättern der Hersteller, ist die
Transitfrequenz mit 100 bis 200 MHz angegeben. Das ist die Frequenz, wo
die Verstärkung auf 1 zurückgeht. Ein Verstärker 10 dB hat eine
3,16-fache Spannungsverstärkung, was eine Verzehnfachung der Leistung
bedeutet. Im Schaltbild, der Simulation mit Micro-Cap, findet
man
die beiden Widerstände R4 und R7 mit jeweils 50 Ohm. Die gehören
natürlich nicht in die aufzubauende Schaltung! R7 ist der
Innenwiderstand der Signalquelle und R4 der Widerstand der Last, z.B.
Antenne oder Meßgerät, hier die Dummy Load zum Messen. In der Schaltung
sind die Gleichspannungswerte eingezeichnet, die als Orientierung für
die nachgebaute Schaltung dienen, erste Überprüfung nur mit angelegter
Betriebsspannung.
So sieht die
Schaltung aus auf einer Lochrasterplatine:
In dem Beispiel ist
ein BC639 von Philips verbaut. Hier die gemessenen
Verstärkungen: 100 kHz: 8,6 dB 500
kHz: 9,7 dB 1 MHz: 9,5 dB 3
MHz: 9,5 dB 7 MHz:
9,8 dB 14 MHz: 9,9 dB 30 MHz: 10,1 dB
Schaltungsaufbau Bei
Hochfrequenz ist darauf zu achten, daß die Leiterbahnen möglichst kurz
sind wegen der sich daraus ergebenden Induktivitäten. Der Transistor
muß leiterbahnseitig etwas kühlende Massefläche haben, da in ihm etwa
400 mW Verlustleistung entstehen. Ist die Schaltung fertig aufgebaut
und es liegt genau 12 V Betriebsspannung an, muß die am Kollektor
gemessene DC-Spannung 6 V +- 500 mV betragen. Etwas Streuung gibt es,
transistorabhängig. Übrigens, der Transistor sollte von einem
Markenhersteller stammen, der sich nicht schämt, ein Datenblatt zu
veröffentlichen. Bei Transistoren noname könnte es sein, daß gerade die
Transitfrequenz zu niedrig ist. Dann sinkt die Verstärkung im oberen
Kurzwellenbereich deutlich merkbar. Der Kondensator C3 beeinflußt die
Verstärkung im oberen Kurzwellenbereich. In der Simulation und beim
Aufbau der Version mit dem BC 639 war 220 pF ein sehr sinnvoller Wert.
Je nach vorgeschlagenem Transistor sind Werte zwischen 100 pF und 1 nF
denkbar, um in der real aufgebauten Schaltung einen möglichst glatten
Frequenzgang hinzubekommen.
Diese
Beispielschaltung ist komplett in SMD mit BC817 Infineon aufgebaut:
Viel
erkennt man nicht mehr bis auf SMA-Buchse und Anschluß der
Betriebsspannung. Hier die tatsächlich gemessenen
Verstärkungen: 100 kHz: 8,9 dB 500 kHz:
9,7 dB 1 MHz: 9,8 dB 3
MHz: 9,5 dB 7 MHz:
9,4 dB 14 MHz: 10,1 dB 30 MHz: 10,5 dB
Es
ist die gleiche Schaltung wie oben im Schaltplan, nur diesmal mit einem
BC817-40 von Infineon (Siemens). Der Kondensator C3 ist etwas größer
geworden. 460 pF ist in diesem Fall ein recht brauchbarer Wert,
experimentell ermittelt. Bei der Version SMD muß man etwas
aufpassen
bezüglich der Verlustleistung des Transistors. Bei 12 Volt
Betriebsspannung ist diese überschritten, 350 mW sind laut Datenblatt
erlaubt. Im Versuchsaufbau gab es keine Probleme beim Überschreiten der
maximal zulässigen Verlustleistung. Besser ist es aber, wenn die
Betriebspannung auf 10 Volt verringert wird. 3 Siliziumdioden in
Reihe bringen je nach Typ einen Spannungsabfall von 2 Volt.
Maximale
Ausgangsleistung Der Verstärker "knirscht" ab etwa
50 mW an 50 Ohm. Er verhält sich dann nicht mehr linear und erzeugt
langsam Oberwellen. So sieht das Schirmbild bei 7 MHz und 50
mW aus:
Wenn
man genau hinschaut, sieht man man erste Verzerrungen.
So
sieht es aus bei 30 mW:
Hier sind keinerlei
Verzwerrungen zu erkennen, sauberes Signal.
Bei
80 mW wird es richtig deutlich: :
Hier
sind die Verzerrungen gut zu erkennen. Würde man mit solch einem Signal
ungefiltert senden, werden schon merkbar Oberwellen abgestrahlt. Eine
Erhöhung von 50 auf 80 mW entspricht 2 dB. Ebenso entspricht eine
Verminderung der Leistung auf 30 mW annähernd 2 dB. Das Problem mit den
Verzerrungen und daraus resultierenden Oberwellen tritt bei jedem
Verstärker auf. Der hier vorgestellte Verstärker hat bezüglich dieser
Problematik ein eher gutmütiges Verhalten.
Wer
keine
meßtechnischen Möglichkeiten hat, den besten Wert für C3 zu ermitteln,
sollte 330 pF nehmen und Halbleiter guter Hersteller verwenden. Nun
viel Spaß beim Nachbau, der nicht schwierig sein dürfte, wenn man etwas
Kenntnisse und Erfahrungen hat. bc639phi.pdf bc817-40sie.pdf
