23
Projekt. HF-forstærker. Rapport. Udarbejdet af: Klaus Jørgensen. Gruppe: Brian Schmidt, Klaus Jørgensen Og Morten From Jacobsen. It og Elektronikteknolog. Erhvervsakademiet Fyn. Udarbejdet i perioden: 08/12-03 – 19/12-03 Vejledere: VL.

Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Projekt.

HF-forstærker. Rapport.

Udarbejdet af: Klaus Jørgensen.

Gruppe: Brian Schmidt, Klaus Jørgensen

Og Morten From Jacobsen.

It og Elektronikteknolog.

Erhvervsakademiet Fyn.

Udarbejdet i perioden: 08/12-03 – 19/12-03

Vejledere: VL.

Page 2: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 2/23

Indholdsfortegnelse.: Indholdsfortegnelse ........................................................................................................................................... 2

Indledning.......................................................................................................................................................... 3

Krav / Valg.................................................................................................................................................... 3

HF-Forstærker ................................................................................................................................................... 4

Bregninger af arbejdspunkt ........................................................................................................................... 4

Kontrol...................................................................................................................................................... 4

Bregning af C9 & 10 ..................................................................................................................................... 4

Beregning af effektforstærkningen.................................................................................................................... 5

Spændingsforstærkning................................................................................................................................. 5

Beregning af stabilitetsforhold...................................................................................................................... 5

Delkonklusion........................................................................................................................................... 5

LLed på indgangs siden ....................................................................................................................................... 7

Valg af kondensator og Spole til LLed på indgang ......................................................................................... 8

Simulering i Pspice med LLed på indgang...................................................................................................... 9

Delkonklusion........................................................................................................................................... 9

PiLed på udgangssiden ...................................................................................................................................... 10

Valg af kondensatorer og spoler til PiLed ..................................................................................................... 11

Simulering i Pspice med PiLed på udgang.................................................................................................... 12

Beregning for simulering ............................................................................................................................ 12

Delkonklusion......................................................................................................................................... 13

Målinger af arbejdspunkt på HF-forstærker .................................................................................................... 13

Kontrol.................................................................................................................................................... 13

Effekt målinger............................................................................................................................................ 13

Delkonklusion......................................................................................................................................... 13

Impedansmålinger på HF-forstærker............................................................................................................... 14

Delkonklusion......................................................................................................................................... 14

Konklusion ...................................................................................................................................................... 15

Bilag. ............................................................................................................................................................... 16

Bilag 1.: Litteraturliste ................................................................................................................................ 16

Bilag 2.: S-paremeter for BFR92 ................................................................................................................ 17

Bilag 3.: Frekvenskarakteristik. .................................................................................................................. 18

Bilag 4.: Komponentliste ............................................................................................................................ 21

Bilag 4.: Måleudstyr.................................................................................................................................... 21

Bilag 5.: Diagram. ....................................................................................................................................... 22

Bilag 6.: Oplæg. .......................................................................................................................................... 23

Page 3: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 3/23

Indledning.:

Der skal i dette projekt laves et lille HF-forstærkertrin med en BRF92 transistor,

problemet ligger i at den skal virke i et område fra 100MHz til 500MHz.

Der vælges en centerfrekvens et sted i dette område.

På indgangen af forstærkertrinnet skal der være et LLed, på udgangen er der tre valgmuligheder

LLed, TLed og PiLed hvis der vælges et LLed kan Q ikke bestemmes det kan det ved de andre to led,

Hvis der vælges et TLed eller et PiLed bestemmes der et Q og dette Q vil gælde for hele

forstærkertrinnet.

Til at dimensionerer forstærkertrinnet med skal der bruges S-perametre og Smith kort.

Når forstærkertrinnet er konstrueret skal der foretages diverse målinger med Rohde & Schwarz

instrumenter.

Krav / Valg.:

• Centerfrekvens vælges til 100MHz.

• Zin = Zout = 50Ω.

• Ucc = 12Volt.

• Transistor = BFR92A.

• Jordet emitter men Ic arbejdspunkt på 15mA.

• Q ønskede til 5.

Page 4: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 4/23

HF-Forstærker.

Valg og aflæst i datablad.:

Ucc valg = 12V Uce valg = 10V

IC aflæst = 15mA Ue valg= 2V

hFE aflæst = 90gg

Bregninger af arbejdspunkt.:

Ω=≈=⇒= 120313315

2Re RmIc

Ue

Ω=⇒= KRBB 2,110*120Re*10

( ) ( )( ) VKmhRhIC

UU FEBBtypFE

typtypBEBB 75,2120*902,1*

901575,0Re*

__ =++⇒+++=

Ω≈=⇒= KKKRUUccR BB

BB

08,523,52,1*75,2

12*1

Ω≈=−

⇒−

= KKKRUUcc

UccR BBBB

54,1556,12,1*75,212

12*2

Kontrol.:

VKK

KUccRR

RU BB 79,212*08,554,1

54,1*21

2=

+⇒

+=

Ω=+

⇒+

= KKKKK

RRRRRBB 18,1

54,108,554,1*08,5

212*1

( )( )

( )( ) mA

KhRhUU

ICFEBB

FEBEBB 34,15120*9018,1

90*75,079,2Re*

*=

+−

⇒+−

=

Bregning af C9 & 10.:

Ω≈=+

⇒+

= 21010

505010

10 ZinZoutXc

for at være sikker på at Xc er lille nok vælges den til 2Ω

nFpMXcf

C 2,277,7952*100*2

1**2

110 ≈=⇒=ππ

Der er valgt 2,2nF fordi at der ikke var nogen 1nF på lager.

C9 vælges til samme værdig som C10 da der er en meget højre impedans end ved C10.

C9 = C10 = 2,2nF

Page 5: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 5/23

Beregning af effektforstærkningen.:

Transistoren BFR92A har ved 100MHz og ved arbejdspunktet 12V/15mA følgende S-parametre:

Freq S11 S21 S12 S22 [dB]

100M 0.578 -41.1 22.062 142.4 0.019 69.8 0.853 -17.8 ! 34.3

Uden tilpasning findes effektforstærkningen til.

dBSdBG 9,26)062,22log(*10||log*10 22210 =⇒=

Med komplex konjugeret tilpasning på indgangen fås yderligere:

dBS

GSdB 8,1578,011log*10

||11log*10 22

11

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−

⇒−

=

Med komplex konjugeret tilpasning på udgangen fås yderligere:

dBS

GLdB 6,5853,011log*10

||11log*10 22

22

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−

⇒−

=

en samlede maksimale effektforstærkning bliver herefter:

dBGGGG LS 3,346,59,268,1max 0 =++⇒++=

ggApdB

26911010 103,34

10 =⇒=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

Spændingsforstærkning.:

ggApAu 88,512691 =⇒=

Beregning af stabilitetsforhold.:

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) 08,18641,02,212419,09,58493,0

4,142062,22*8,69019,08,17853,0*1,41578,0** 21122211

−∠⇒∠−−∠⇒∠∠−−∠−∠⇒−= SSSSD

416,0838,0349,0

419,0*2349,0

062,22*019,0*2853,0578,0641,01

**21 222

2112

222

211

2

==⇒−−+

⇒−−+

=SS

SSDK

Delkonklusion.:

K skulle være over 1 for at kredsløbet ville være stabilt, men da den kun er 0,416 kan det

konkluderes at kredsløbet ikke er så stabilt som det skulle være.

Page 6: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 6/23

Bregninge af L1.:

De aflæste værdige fra tabel i bilag 1. indtastes i data point

Som vist på fig. 1. Og punget aflæses i smith kort fig. 2..

87,2845,2529,131Im 2222 =+⇒+= reZtrans

KZXL trans 85,287,284*10*10 =⇒=

µHµHM

Kf

XLL 1053,4100*285,2

*2≈=⇒=

ππ

KµMLfXLny 28,610*100*2**2_ =⇒= ππ

fig. 1.

DP-Nr. 1 (131.9 - j252.5)Ohm Q = 1.9 100.000 MHz

fig. 2.

Page 7: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 7/23

LLed på indgangs siden.:

På basis af transistoren sættes der et LLed hvor ZL er transistoren på fig. 4.

I smith programmet Data point fig. 3. indtastes 0.578 og -41,1

aflæst i tabel ved S11 / 100MHz. Bilag 1.

fig. 3. fig. 4.

fig. 5. DP-Nr. 1 (71.9 - j82.1)Ohm Q = 1.1 100.000 MHz DP-Nr. 2 (49.4 + j75.8)Ohm Q = 1.5 100.000 MHz DP-Nr. 3 (49.4 + j0.3)Ohm Q = 0.0 100.000 MHz

Page 8: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 8/23

0

L2

98.5nH

1

2

C1

18pF

C9

2.2nF

Valg af kondensator og Spole til LLed på indgang.:

Kondensator.:

Værdien på kondensatoren er fundet ved hjælp af smith programmet til LLed er meget lille og derfor

vælges den til en laver værdi end programmet foreslår, for at undgå hvis der er for stor sprednings

kapacitivitet i ledningerne.

tvappC lg_181,211 ≈=

Spoler.:

D

LDl

N•∗⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=10043,0

NB: længer i cm

Spolernes diameter = Ø 4mm

nHL 5,982 =

viklingerNL _49,84,0

0985,0*100*43,04,0

1

2 =⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +=

De viklede spoler er målt på et Q-meter:

• L2 målt til 30MHz og 116pF

Efter måling af spolerne kan det nu beregnes hvad de virkeligt er på med følgende formel:

CfL

CLf

**41

**21

22ππ=⇒=

nHL 3,13010*116*)10*30(*4

1122622 == −π

Da der er lidt længde på benene på spolen trækkes dette fra den beregnede værdig.

• 3cm*10*10-9 = 30nH (Som håndregel trækkes der 10nH fra i afvigelse pr. cm)

• 130,3n – 30n = 100,3nH

På fig. 6. ses LLed (C1 & L2) som er placeret i indgangen. C9 er til for at spærrer for DC fra Basis,

så det ikke bliver kortsluttet til stel, gennem

spolen. fig. 6.

Page 9: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 9/23

Simulering i Pspice med LLed på indgang.:

Der er fortaget en simuleret måling på indgangen af LLed som viser at spændingen stiger ved ω0 til

22mV på indgangen det er disse 22mV der skal bruges til at beregne spændingsforstærkningen

Au med.

V210mVac0Vdc

R4

50R2

1.54K

C1

18pF

C8

100n

0

L3

234nH

1 2

R1

5.08K

C7

4.7nF

L2

98.5nH

1

2

0

0

R3

120

L1

100uH

1

2

0

C5100n

C10

2.2n

0

C6

4.7nF

0 0

0

0

C9

2.2nF

V112Vdc

Q1BFR92A/PLP

V

0

C2

6.8pF

C3

22pF

C4

6.8pF

R5

50

fig. 7.

Frequency

10MHz 30MHz 100MHz 300MHz 1.0GHzV(R4:2)

0V

10mV

20mV

30mV

(88.308M,22.038m)

fig. 8.

Delkonklusion.:

Det vides ikke hvorfor at signalet ser ud som det gør på fig. 8. men det er ikke rigtigt,

den skulle ligge konstant på 10mV.

På grund af tidspres er det ikke gjort mere ved dette problem.

De 22mV bruges til at finde spændingsforstærkningen med.

Page 10: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 10/23

PiLed på udgangssiden.:

Der er valgt at bruge et pi led med et Q på 5, til at tilpasse impedanser til 50Ω.

I smith programmet Data point fig. 9. indtastes 0.853 og -17,8

aflæst i tabel ved S22 / 100MHz. Bilag 1.

Fig. 9. fig. 10.

fig. 11. DP-Nr. 1 (131.9 - j252.5)Ohm Q = 1.9 100.000 MHz DP-Nr. 2 (25.2 - j122.0)Ohm Q = 4.8 100.000 MHz DP-Nr. 3 (25.2 + j25.0)Ohm Q = 1.0 100.000 MHz DP-Nr. 4 (50.0 + j0.3)Ohm Q = 0.0 100.000 MHz

Page 11: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 11/23

0

0

0

C10

2.2n

C3

22pF

C4

6.8pF

L3

234nH

1 2

R6

500

C2

6.8pF

Valg af kondensatorer og spoler til PiLed.:

Kondensator.

De værdiger der er fundet ved hjælp af smith programmet til PiLed er meget små og derfor vælges de

til en laver værdig end programmet foreslår, for at undgå hvis der er for stor sprednings

kapacitivitet i ledningerne.

pFpC 8,66,72 ≈=

pFpFpCC 8,6//223,314//3 ≈=

Spole.:

D

LDl

N•∗⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=10043,0

NB: længer i cm

Spolernes diameter = Ø 4mm

nHL 2343 =

viklingerNL _134,0

234,0*100*43,04,0

1

3 =⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +

Den viklede spole er målt på et Q-meter:

• L3 målt til 30MHz og 120pF

nHL 23410*120*)10*30(*4

1122623 == −π

Da denne spol passe perfekt trækkes der ikke noget fra.

PiLed der ses på fig. 12. bestemmer Q

for hele kredsløbet da det er placeret

i udgangen.

C10 spærrer for DC så der ikke kommer

DC på udgangen. fig. 12.

Page 12: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 12/23

Simulering i Pspice med PiLed på udgang.:

V

C7

4.7nF

0V

C5100n

0

0V

R3

120

C1

18pF

C2

6.8pF

R4

50

C6

4.7n

L3

234n1 2

0

C10

2.2n

0

L2

98.5nH

1

2

V112Vdc

R1

5.08K

V210mVac0Vdc

00

0

Q2BFR92A/PLP

0V

C8

100n

R2

1.54k0

12.00V

C3

22p

C4

6.8p

0

C9

2.2nF

0

0

L1

10uH

1

2

R5

50

fig. 13.

Frequency

10MHz 30MHz 100MHz 300MHz 1.0GHzV(C10:2)

0V

0.5V

1.0V

1.5V

(90.493M,875.634m)(85.998M,880.732m)

(88.462M,1.2446)

fig. 14.

Beregning for simulering.:

mVUdB 8802

2446,12

3 0 =⇒=−ω

MHzMMffBw nø 495,4998,85493,90 =−⇒−=

678,19998,85493,90

452,8800 =−

⇒−

⇒=MM

MffBw

Qnø

ωω

ggmUin

UoutAu 4,5622

24,1=⇒=

Page 13: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 13/23

Delkonklusion.:

Den beregnede Au på 51,88gg (side 5) og den simulerede Au på 56,4gg (side 12)

stemmer næsten overens.

PiLed skulle bestemme Q´et for hele kredsløbet til 5, men som det ses i beregningerne ud fra

simuleringen (side 12) er Q´et på 19,678 som er meget højere end det valgte Q på 5 (side 10)

ω0 skulle ligge ved de valgte 100MHz som alle beregningerne er lavet ud fra, men som det tydeligt

ses på simuleringen fig. 14. ligger ω0 ved 88,462MHz.

Det kan måske skyldes at de S-paremeter der er brugt i simuleringen og aflæst i databladet ikke

passe helt overens.

Målinger af arbejdspunkt på HF-forstærker.:

For at få et arbejdspunkt på 15mA skal Ue indstilles til 1,8V som måles med en DC probe.

• VmICUe 8,115*120Re* =⇒=

• UCC målt til 11,8V ved IC på 15mA.

• UBB målt til 2,46V ved IC på 15mA.

• ITotal målt til 16,6mA ved IC på 15mA.

• mAkR

UI BBR 6,1

54,146,2

22 ===

Kontrol.:

• mAmmIII RCTotal 6,166,1152 =+⇒+=

Effekt målinger.:

Er fortaget med en Effektprobe til Rohde & Schwarz Level meter (URV 35).

• Effekt indgang : 2,8µW

• Effekt udgang : 2,97mW

ggµm

PP

ApIndgang

Udgang 10608,2

97,2=⇒=

Delkonklusion.:

Det beregnede arbejdspunkt og det målte passer næsten sammen, hvis UCC indstilles til 11,8V.

Den praktiske målte effektforstærkning på de 1060gg passe langt fra med den beregnede

som er på 2691gg (side 5). Dette kan skyldes afvigelser i komponenter og måleinstrumenter der er

brugt til opgaven.

Page 14: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 14/23

HF- forstærker

Generator 50Ω

Målt.

Kabel

HF- forstærker

Generator 50Ω

Målt.

Kabel

HF- forstærker

Generator 50Ω

Målt.

Kabel

HF- forstærker

Generator 50Ω

Målt.

Kabel

Impedansmålinger på HF-forstærker.:

Udgangsspænding for enden af kablet:

• Uden kabel : 503mV

• Med 0,2m kabel : 442mV

• Med 1m kabel : 426mV

fig. 15.

Udgangsspænding efter forstærker:

• Uden kabel : 503mV

• Med 0,2m kabel : 490mV

• Med 1m kabel : 426mV

fig. 16.

Indgangsspænding ved forstærker:

• Uden kabel : 13,7mV

• Med 0,2m kabel : 13,45mV

• Med 1m kabel : 13,1mV

fig. 17.

Indgangsspænding ved generator:

• Uden kabel : 13,7mV

• Med 0,2m kabel : 14,8mV

• Med 1m kabel : 10,22mV

fig. 18.

%8,9100*490

442490100*__2,0__ 50 =−

⇒−

= Ω

mmm

UUUudgangenpåmmedForskellen

HF

HF

%22100*1,13

22,101,13100*__1__ =−

⇒−

=m

mmU

UUindgangenpåmmedForskellenHF

GenHF

SWR skulle gerne være 1 098,1100

8,91002,0_ =+

=mSWR 22,1100

221001_ =+

=mSWR

Delkonklusion.:

Ud fra målinger og beregninger ses det at dimensioneringerne passer nogenlunde med

beregningerne på Zin og Zout på de 50Ω, der fås en SWR på max 1,22 og det er acceptabelt.

Page 15: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 15/23

Konklusion.:

Stabiliteten i forstærkertrinnet er blevet beregnede efter Rollet´s formel hvor K skulle være over 1

for at kredsløbet ville være stabilt, men da den kun er 0,416 kan det konkluderes at kredsløbet ikke

er så stabilt som det skulle være. (side 5).

Der er blevet simuleret med et LLed på indgangen af forstærkertrinnet, hvor indgangssignalet er

blevet målt, Det vides dog ikke hvorfor at signalet ser ud som det gør på fig. 8. men det er ikke

rigtigt, den skulle ligge konstant på 10mV.

På grund af tidspres er det ikke gjort mere ved dette problem. (side 9).

Der er også simuleret med PiLed på udgangen, hvor udgangssignalet er målt fig. 14.

Den beregnede Au på 51,88gg (side 5) og den simulerede Au på 56,4gg (side 12)

Der er brugt de 22mV fig. 8. fra simuleringen på indgangen til at bregne en Au på 56,4gg og der

ved stemmer den beregnede og simulerede Au næsten overens.

PiLed skulle bestemme Q´et for hele kredsløbet til 5, men som det ses i beregningerne ud fra

simuleringen (side 12) er Q´et på 19,678 som er meget højere end det valgte Q på 5 (side 10).

ω0 skulle ligge ved de valgte 100MHz som alle beregningerne er lavet ud fra, men som det tydeligt

ses på simuleringen fig. 14. ligger ω0 ved 88,462MHz.

Det beregnede arbejdspunkt (side 4) og det målte (side 13) passer meget godt sammen,

hvis UCC indstilles til 11,8V i praksis fås der et arbejdspunkt med en Ic på 15mA.

Den praktiske målte effektforstærkning på de 1060gg (side 13) passe langt fra med den beregnede

som er på 2691gg (side 5).

Målingerne af impedans forholdene (side 14) på forstærkertrinnet passer meget godt ved nogle af

målingerne ud fra beregningerne af Zin og Zout på de 50Ω, der er dog en rimelig stor forskel på

indgangsspændingen med et 1m kabel mellem generatoren og forstærkeren fig. 16 og 17.

Men der fås en SWR på max 1,22 med 1m kabel og det er acceptabelt.

Dette kan skyldes afvigelser i komponenter og måleinstrumenter der er brugt til opgaven.

Det hvides ikke hvorfor at ω0 ligger på de 86,2MHz målt (bilag 3) og i simuleringen på 88,462MHz

fig. 14. og ikke på de 100MHz som den er beregnede til men det kan måske skyldes at de

S-parameter der er brugt ikke passe helt, for den simuleringen og den målte ω0 passer meget godt

overens.

___________________________________

18-12-2003 Klaus Jørgensen.

Page 16: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 16/23

Bilag. Bilag 1.: Litteraturliste.

• PDF – BFR92A.

• www.philips.com

• www.google.com

• HF-teknik. (udleverede kompendium).

• Smith program.

• Stabilitets formler. (udleveret af underviser).

Page 17: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 17/23

Bilag 2.: S-paremeter for BFR92 Tabel over transistor : BFR92

Filename: BFR92AI.S2P

Philips part #: BFR92A

Bias condition: Vce=10V, Ic=15mA

MHz S MA R 50

Freq MHz S11 S21 S12 S22 dB 40 0.672 -18.4 26.592 162.4 0.008 77.9 0.958 -8.7 42 100 0.578 -41.1 22.062 142.4 0.019 69.8 0.853 -17.8 34.3 200 0.415 -67.7 15.884 123 0.032 69.8 0.695 -23.9 27.7 300 0.326 -84.7 11.832 111.6 0.04 68.6 0.604 -25 23.9 400 0.283 -97.6 9.353 104.5 0.049 70.2 0.555 -25.1 21.4 500 0.247 -110.7 7.884 98.6 0.058 70 0.527 -24.5 19.6 600 0.211 -119.1 6.622 94.7 0.067 71.7 0.512 -24.5 17.9 700 0.197 -123.3 5.747 91.3 0.076 73.6 0.503 -24.7 16.6 800 0.172 -135.1 5.06 88.1 0.087 73.4 0.499 -24.6 15.5 900 0.159 -139.5 4.561 85.2 0.095 74.8 0.496 -25 14.5 1000 0.147 -152.9 4.106 82 0.105 74.6 0.489 -25.1 13.6 1200 0.149 -160.4 3.476 77.1 0.124 74.6 0.482 -26.1 12.1 1400 0.16 -172.5 3.055 72.7 0.143 74.2 0.477 -28.1 10.9 1600 0.151 -173.3 2.723 69.8 0.16 74 0.478 -29.1 9.9 1800 0.128 168 2.396 65.6 0.179 74 0.478 -30.8 8.8 2000 0.153 159.3 2.249 62 0.195 73.2 0.476 -32 8.3 2200 0.168 141.5 2.04 57.9 0.214 72.8 0.458 -33.1 7.3 2400 0.195 148.3 1.915 55.5 0.235 71.6 0.443 -36.5 6.8 2600 0.192 144.7 1.809 52.5 0.254 70.8 0.44 -39.8 6.2 2800 0.175 137.8 1.694 50.8 0.272 70.3 0.443 -42.3 5.7 3000 0.205 127.6 1.619 47 0.292 69 0.433 -43.2 5.3

Page 18: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 18/23

Bilag 3.: Frekvenskarakteristik. Frekvens Spænding dB

MHz mV 1 1,60 -15,92 2 1,60 -15,92 3 1,60 -15,92 4 1,64 -15,70 5 1,64 -15,70 6 1,70 -15,39 7 2,15 -13,35 8 2,40 -12,40 9 2,57 -11,80

10 2,60 -11,70 11 2,80 -11,06 12 3,00 -10,46 13 3,30 -9,63 14 3,45 -9,24 15 3,60 -8,87 16 3,90 -8,18 17 4,30 -7,33 18 4,70 -6,56 19 5,00 -6,02 20 5,25 -5,60 21 5,58 -5,07 22 5,84 -4,67 23 6,30 -4,01 24 6,86 -3,27 25 7,66 -2,32 26 8,70 -1,21 27 9,77 -0,20 28 10,94 0,78 29 12,10 1,66 30 13,30 2,48 31 14,50 3,23 32 15,75 3,95 33 17,00 4,61 34 18,27 5,23 35 19,55 5,82 36 20,80 6,36 37 22,20 6,93 38 23,50 7,42 39 24,90 7,92 40 26,50 8,46 41 28,20 9,00 42 29,90 9,51 43 31,60 9,99 44 33,40 10,47 45 35,30 10,96 46 37,40 11,46

47 39,50 11,93

48 41,70 12,40 49 44,00 12,87 50 46,50 13,35 51 49,10 13,82 52 51,90 14,30 53 54,90 14,79 54 58,20 15,30 55 61,60 15,79 56 65,40 16,31 57 69,50 16,84 58 74,00 17,38 59 79,00 17,95 60 84,40 18,53 61 80,50 18,12 62 97,20 19,75 63 104,60 20,39 64 112,80 21,05 65 122,10 21,73 66 132,40 22,44 67 144,00 23,17 68 156,80 23,91 69 171,30 24,68 70 187,40 25,46

70,1 189,10 25,53 70,2 190,80 25,61 70,3 192,60 25,69 70,4 194,30 25,77 70,5 196,10 25,85 70,6 197,90 25,93 70,7 199,80 26,01 70,8 202,00 26,11 70,9 203,00 26,15 71 205,00 26,24

71,1 207,00 26,32 71,2 209,00 26,40 71,3 211,00 26,49 71,4 213,00 26,57 71,5 215,00 26,65 71,6 217,00 26,73 71,7 219,00 26,81 71,8 221,00 26,89 71,9 223,00 26,97 72 225,00 27,04

72,1 227,00 27,12 72,2 229,00 27,20 72,3 232,00 27,31 72,4 234,00 27,38

72,5 236,00 27,46

72,6 238,00 27,53 72,7 240,00 27,60 72,8 243,00 27,71 72,9 245,00 27,78 73 247,00 27,85

73,1 249,00 27,92 73,2 252,00 28,03 73,3 254,00 28,10 73,4 256,00 28,16 73,5 259,00 28,27 73,6 261,00 28,33 73,7 263,00 28,40 73,8 266,00 28,50 73,9 268,00 28,56 74 271,00 28,66

74,1 273,00 28,72 74,2 276,00 28,82 74,3 278,00 28,88 74,4 281,00 28,97 74,5 283,00 29,04 74,6 286,00 29,13 74,7 289,00 29,22 74,8 291,00 29,28 74,9 294,00 29,37 75 297,00 29,46

75,1 299,00 29,51 75,2 302,00 29,60 75,3 304,00 29,66 75,4 307,00 29,74 75,5 310,00 29,83 75,6 312,00 29,88 75,7 315,00 29,97 75,8 318,00 30,05 75,9 321,00 30,13 76 323,00 30,18

76,1 326,00 30,26 76,2 329,00 30,34 76,3 332,00 30,42 76,4 334,00 30,47 76,5 337,00 30,55 76,6 340,00 30,63 76,7 343,00 30,71 76,8 345,00 30,76 76,9 348,00 30,83 77 351,00 30,91

77,1 354,00 30,98 77,2 357,00 31,05

Page 19: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 19/23

77,3 359,00 31,10 77,4 362,00 31,17 77,5 365,00 31,25 77,6 368,00 31,32 77,7 370,00 31,36 77,8 373,00 31,43 77,9 376,00 31,50 78 379,00 31,57

78,1 381,00 31,62 78,2 384,00 31,69 78,3 387,00 31,75 78,4 389,00 31,80 78,5 392,00 31,87 78,6 395,00 31,93 78,7 397,00 31,98 78,8 400,00 32,04 78,9 403,00 32,11 79 405,00 32,15

79,1 408,00 32,21 79,2 410,00 32,26 79,3 413,00 32,32 79,4 416,00 32,38 79,5 418,00 32,42 79,6 421,00 32,49 79,7 423,00 32,53 79,8 426,00 32,59 79,9 428,00 32,63 80 430,00 32,67

80,1 433,00 32,73 80,2 435,00 32,77 80,3 438,00 32,83 80,4 440,00 32,87 80,5 442,00 32,91 80,6 444,00 32,95 80,7 447,00 33,01 80,8 449,00 33,04 80,9 451,00 33,08 81 453,00 33,12

81,1 456,00 33,18 81,2 458,00 33,22 81,3 460,00 33,26 81,4 462,00 33,29 81,5 464,00 33,33 81,6 466,00 33,37 81,7 468,00 33,40 81,8 470,00 33,44 81,9 472,00 33,48 82 475,00 33,53

82,1 477,00 33,57 82,2 479,00 33,61

82,3 481,00 33,64 82,4 483,00 33,68 82,5 484,00 33,70 82,6 486,00 33,73 82,7 488,00 33,77 82,8 490,00 33,80 82,9 492,00 33,84 83 494,00 33,87

83,1 495,00 33,89 83,2 497,00 33,93 83,3 499,00 33,96 83,4 501,00 34,00 83,5 503,00 34,03 83,6 504,00 34,05 83,7 506,00 34,08 83,8 508,00 34,12 83,9 509,00 34,13 84 511,00 34,17

84,1 513,00 34,20 84,2 515,00 34,24 84,3 516,00 34,25 84,4 518,00 34,29 84,5 520,00 34,32 84,6 521,00 34,34 84,7 523,00 34,37 84,8 525,00 34,40 84,9 526,00 34,42 85 528,00 34,45

85,1 529,00 34,47 85,2 531,00 34,50 85,3 532,00 34,52 85,4 534,00 34,55 85,5 535,00 34,57 85,6 537,00 34,60 85,7 538,00 34,62 85,8 539,00 34,63 85,9 540,00 34,65 86 540,00 34,65

86,1 541,00 34,66 86,2 542,00 34,68 86,3 276,00 28,82 86,4 273,00 28,72 86,5 270,00 28,63 86,6 267,00 28,53 86,7 265,00 28,46 86,8 262,00 28,37 86,9 259,00 28,27 87 257,00 28,20

87,1 255,00 28,13 87,2 252,00 28,03

87,3 250,00 27,96 87,4 247,00 27,85 87,5 244,00 27,75 87,6 242,00 27,68 87,7 240,00 27,60 87,8 238,00 27,53 87,9 237,00 27,49 88 235,00 27,42

88,1 233,00 27,35 88,2 231,00 27,27 88,3 229,00 27,20 88,4 227,00 27,12 88,5 225,00 27,04 88,6 223,00 26,97 88,7 221,00 26,89 88,8 219,00 26,81 88,9 218,00 26,77 89 216,00 26,69

89,1 214,00 26,61 89,2 213,00 26,57 89,3 211,00 26,49 89,4 209,00 26,40 89,5 207,00 26,32 89,6 206,00 26,28 89,7 204,00 26,19 89,8 203,00 26,15 89,9 201,00 26,06 90 199,70 26,01 91 186,00 25,39 92 174,40 24,83 93 164,50 24,32 94 155,50 23,83 95 147,60 23,38 96 140,30 22,94 97 133,60 22,52 98 127,30 22,10 99 121,70 21,71

100 116,60 21,33 101 111,80 20,97 102 107,40 20,62 103 103,30 20,28 104 99,40 19,95 105 95,80 19,63 106 92,50 19,32 107 89,30 19,02 108 86,40 18,73 109 83,60 18,44 110 81,00 18,17 111 78,50 17,90 112 76,10 17,63

Page 20: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 20/23

113 73,80 17,36 114 71,70 17,11 115 69,60 16,85 116 67,70 16,61 117 65,80 16,36 118 64,00 16,12 119 62,20 15,88 120 60,60 15,65 121 58,90 15,40 122 57,40 15,18 123 55,80 14,93 124 54,40 14,71 125 52,90 14,47

126 51,20 14,19 127 50,20 14,01 128 48,90 13,79 129 47,60 13,55 130 46,40 13,33 131 45,20 13,10 132 44,00 12,87 133 42,90 12,65 134 41,70 12,40 135 40,60 12,17 136 39,60 11,95 137 38,50 11,71 138 37,50 11,48

139 36,50 11,25 140 35,50 11,00 141 34,50 10,76 142 33,60 10,53 143 32,70 10,29 144 31,70 10,02 145 30,90 9,80 146 30,00 9,54 147 29,10 9,28 148 28,30 9,04 149 27,50 8,79 150 26,70 8,53

Måle grafer.:

Frekvenskarakteristik

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

1 10 100 1000

MHz

mV

fig. 19.

Frekvenskarakteristik

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

1 10 100 1000

MHz

mV

fig. 20.

Page 21: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 21/23

Bilag 4.: Komponentliste.

Antal. Nr. Navn. Værdi / type. Tolerance.Spænding /

Strøm / effekt

Bemærkninger.

1 C1 Kondensator. 18pF ±5% Keramisk. 2 C2,C4 Kondensator. 6.8pF ±5% Keramisk. 1 C3 Kondensator. 22pF ±5% Keramisk.

2 C8,C5 Kondensator. 100nF ±20% Afkobling / Keramisk.

2 C6,C7 Kondensator. 4.7nF ±20% Afkobling / Keramisk.

2 C10,C9 Kondensator. 2.2nF ±5% Overførings / Keramisk.

1 L1 Spole. 10uH 1 L2 Spole. 98.5nH Se bregninger. 1 L3 Spole. 234nH Se bregninger. 1 Q1 Transistor. BFR92A/PLP HF transistor. 1 R1 Modstand. 5.08KΩ ±1% 0,6W 1 R2 Modstand. 1.54KΩ ±1% 0,6W 1 R3 Modstand. 120Ω ±5% 0,4W

Bilag 4.: Måleudstyr.

Navn: Model Nr.

Rohde & Schwarz Signal generator. SMY01.

Rohde & Schwarz Level meter. URV35.

Rohde & Schwarz Effektprobe. URV 5-Z2.

Rohde & Schwarz DC probe. URV 5-Z1.

DC power supply GPC3030DQ.

Fluke 45 Multimeter.

Page 22: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 22/23

Bilag 5.: Diagram.

Bel

astn

ings

mod

stan

d.

Gen

erat

or.

Page 23: Projekt. HF-forstærker. forstaerker.pdf · Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data Projekt – HF-Forstærker. 18-12-2003 Side 3/23 Indledning.: Der skal i dette projekt laves et

Klaus Jørgensen Itet. elektronik & data

Projekt – HF-Forstærker.

18-12-2003 Side 23/23

Bilag 6.: Oplæg.