Ayuda con el amplificador de señal pequeña de 144Mhz que no amplifica

Intenté construir un amplificador de un solo transistor para tratar de aumentar la señal de voltaje proveniente de un módulo Si5351, configurado en 144 megahercios.

Mi objetivo principal es aumentar el voltaje de 3 a 4 veces. La salida predeterminada del Si5351 con una carga de 85 ohmios es de aproximadamente 1,3 voltios. Quiero subir a unos 4 voltios. Eso sí, no para que coincida con ninguna carga hasta el momento, solo para aumentar el voltaje primero. Parece que tengo problemas en todo momento (incluso las simulaciones de LTSpice no funcionan como esperaba ... suspiro )

Ingenuamente pensé que podría diseñar un emisor común de clase A simple para intentar hacer esto, pero simplemente no funciona y no sé por qué. Todos los voltajes de polarización tienen sentido.

Estoy usando una hoja de datos de transistor BF240 aquí , que según la hoja de datos, tiene un Ft de 1.1Ghz. Entonces, en teoría, debería poder obtener al menos una ganancia de 7-ish. Compré los BF240 de Jameco electronics.

Aquí hay una foto de la construcción de mi prototipo actual:ingrese la descripción de la imagen aquí

Es un arduino que programa el módulo Si5351, que genera 144 megahercios. Luego mido la entrada y la salida de mi amplificador de transistores.

Aquí está el esquema:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Puse una carga de 10K más o menos solo para evitar cualquier posible extrañeza.

Cuando mido los voltajes de polarización de CC, todo parece estar bien. Tengo alrededor de 1,75 voltios en la base y 0,9 voltios en el emisor, esta resistencia del emisor es de aproximadamente 46 ohmios, por lo que debería ser de aproximadamente 20 ma. Se supone que el BF240 puede manejar hasta 50 mA, por lo que debería ser seguro. Mido un voltaje de CC de aproximadamente 6,8 voltios en el colector. Así que el sesgo de DC se ve bien. Revisé dos veces el transistor quitándolo y midiendo la unión base/emisor y parece estar bien, no en cortocircuito, etc.

Estoy bastante seguro de que también tengo el pinout soldado correctamente: incluso usé un probador de transistores que tengo y verifiqué que el pinout coincidiera con la hoja de datos, con el lado plano hacia usted, es colector, emisor, base. Sin embargo, probé dos transistores diferentes y obtuve resultados similares en la amplificación.

¡Debería obtener una ganancia de alrededor de 4 o 4.5, pero como puede ver, obtengo un NEGATIVO! ganancia, se corta a la mitad..wtf.

Esta es la señal de entrada, medida justo antes del capacitor de entrada:ingrese la descripción de la imagen aquí

Y esto es lo que obtengo en el colector de la resistencia:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Sé que tengo un cable bastante largo que va desde el Si5351, pero todavía no estoy buscando la perfección, y la señal pasa bien; literalmente, el transistor no parece estar amplificando en absoluto, aunque se supone que debe ser un transistor de mayor frecuencia.

No puedo imaginar que sea mi diseño lo que hace que simplemente NO se amplifique en absoluto.

Mi sonda de osciloscopio está configurada en 10x y estoy usando la tierra de resorte de sonda súper corta. El osciloscopio es un osciloscopio de 200 MHz con sondas de 200 MHz.

Sonda de alcance:ingrese la descripción de la imagen aquí

Claramente tengo que estar haciendo algo MUY mal porque no tiene sentido para mí. Sé que RF es "mágico", pero esto es un poco extraño.

Simulé el circuito en LTSpice y parece que da una ganancia de alrededor de 4, que es lo que quería...

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Qué diablos he conectado mal, o estos transistores no son correctos o algo así?

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .

Respuestas (2)

Su sonda de alcance carga el circuito con aproximadamente 16 pF o 70 ohmios a 144 MHz. La impedancia de salida es mayor, cercana al valor de la resistencia del colector. Por lo tanto, tiene una atenuación de voltaje muy significativa en la salida. La impedancia en la entrada es más baja porque la está sondeando directamente a través de la salida de la fuente de señal. El amplificador puede tener una ganancia cercana a lo que espera.

Gracias, logré medirlo correctamente agregando un pequeño circuito de medición de bricolaje de "alta impedancia", midió la señal a través de un divisor de resistencia. Creo que pude obtener una medición precisa ahora, y fue una ganancia de potencia de alrededor de 8dB a través de este amplificador, también cambié la resistencia del colector para que sea un transformador de adaptación de impedancia (bobinado en un toroide). Parece funcionar bien ahora.
Eso es genial, y eres bienvenido. La forma integrada de decir gracias aquí es votar una respuesta. También puede seleccionar una respuesta como la mejor si lo desea.
Si alguien le dice que nunca cometió este error, está mintiendo o nunca intentó algo así.

Intente retroceder en la corriente del colector, digamos a 5 mA. El producto Ganancia-ancho de banda se está hundiendo a 20 mA. ver gráfico de la hoja de datosA 5 mA parece que la ganancia máxima alcanzable del BF240 es de aproximadamente 900/144 = aproximadamente 6.

También considere usar una configuración de cascode en su lugar si esto no produce la ganancia que está buscando. Esto puede ser útil:

https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-4/cascode-amplificador/

Cambié mis valores, para usar 120 ohmios para el emisor y 470 ohmios en el colector, y todavía no quiere funcionar, tengo 1.65 voltios de entrada y 1.54 de salida. (Menos de entrada). Es posible que deba asumir que estos transistores son basura y que no funcionarán en VHF después de todo.
Es extremadamente improbable que estos transistores no hagan lo que dice la hoja de datos. Probablemente no tenga en cuenta todos los parásitos, especialmente la carga de salida.
Logré que el circuito funcionara agregando un circuito que aumenta la impedancia en mi alcance. También cambié a usar la salida de parejas de transformadores. Con eso, la medición fue correcta y ahora veo una salida de aproximadamente 8db de ganancia. ¡Entonces está funcionando correctamente ahora! Definitivamente aprendí a medir circuitos de rf correctamente
Sí. Los R crean impedancias de colector TERRIBLES en frecuencias de RF. Solo piense: una capacitancia "parásita" de 5 pF es muy pequeña (fácil de obtener con ensamblajes de cables). Ahora a 220Ω, adivina qué, con 5 pF en paralelo con 220Ω da una esquina de 3dB de 1/(2*pi R C) = 1/(2*pi*220*5E-12) = 144,6 MHz. Entonces, solo se necesitan 5 pF para matar su salida a la mitad. Conclusiones: 1) siempre use L's no R's para esta aplicación; 2) Si puede, conecte C a través de L para resonar a la frecuencia de salida, a menos que L sea "grande", y 3) use un transformador si puede. TAMBIÉN: ¡omita esa resistencia de emisor de 50 Ω para obtener más ganancia!