MMIC Bias-Strom

Hallo Reiner,

das kann nicht sein. Bei 130 Ohm und 65mA fallen über dem Widerstand 8,45V ab und das ergibt bei 12V Betriebsspannung rund 3,6V am MMIC.
Mit Deinen 8mA würden nur 1,04V abfallen, Du hättest also fast 11V am MMIC und dann ist der längst gestorben.

73

Hallo Reiner,

wenn Du, wie schon von Dir gemessen, 3,8V DC (Rbias=130 Ohm) am Ausgang des MMIC mißt ist doch alles OK, Dein Amperemeter funktioniert nur nicht oder steht auf AC (??). Berechne lieber den Betriebsstrom durch Messung des Spannungsabfalls am Rbias (angenommen der hat auch seine 130 Ohm) ! Bei solch kleinem Rbias sollte aber auch zusätzlich eine Drossel in Reihe geschaltet sein.

Zitat

Original von DL4SXS
Hallo Forum,

Habe die Welt verückt gemacht und das alles nur weil ich den Strom vor dem Widerstand-also auf der 12V Seite-gemessen habe und nicht hinter dem Widerstand auf der 3,8V Seite.
Naja manchmal hatt man halt ein Brett vorm Kopf.

Heh ??? Ist wohl ein Spezialmeßgerät mit Prinzipien :D.

Hei Reiner,

entweder kann ich nicht richtig lesen oder du stellst gerade die
Physik auf dem Kopf.

Aber wie Einstein schon sagte, alles ist Relativ.

Egal, obwohl ich nun bin, geh ich gleich mal schlafen.

73de Kai-Erik, DG2IAC _._|_._

Zitat

Original von DL4SXS
Ja, das ist ja mein Problem das dieser Strom eigentlich nicht sein kann, aber leider zu Messen ist, der Hinweis mit der Drossel ist wohl korrekt hatt aber mit der Höhe des Stromes nichts zu tun(da ich mich an die applicationsschaltung im Datenblatt und dem Programm AppCad gehalten habe sind dafür 100µH mit 4,2R GleichstromR eingebaut--Werte nachgemessen).
Und das mein Meßgerät defekt ist ist auch ausgeschlossen da mehrere probiert und das jetzt verwendete überprüft wurde .
und nun ??? wer hat einen guten Einfall ?

vy 73 dl4sxs reiner

Hmm,
nun geht die Diskussion ja schon eine Weile und es wird immer unklarer. Aus dem ganzen hin und her geht für mich hervor, dass du irgendwo die Leitung auftrennst und dann den Strom misst?? Falls das nicht so ist, sei nicht beleidigt, aber die Angaben sind so verwirrend, dass nur diese Annahme bleibt (Strom vor dem Widerstand gemessen, Stom hinter dem Widerstand gemessen. Falls du uns abernur veräppeln willst , ok, es dann ist es gelungen. Aber vielleicht hast du ja auch einfach nicht daran gedacht, dass dein messinstrument einen Innenwiderstand hat, den du in Reihe schaltest??

Hallo, ich hätte da noch eine Frage zur Drossel. Für eine Schaltung mit einem MMIC brauche ich eine Drossel mit 1mH (Verstärker bis 30 MHz). Alles was ich an Drosseln so finden kann liegt mit der Eigenresonanzfrequenz nicht höher als 1,6MHz. Möglicherweise hat jemand einen Tip, wie das Problem zu lösen ist.
Gruss jojo

Zitat

Original von jojo1
Hallo, ich hätte da noch eine Frage zur Drossel. Für eine Schaltung mit einem MMIC brauche ich eine Drossel mit 1mH (Verstärker bis 30 MHz). Alles was ich an Drosseln so finden kann liegt mit der Eigenresonanzfrequenz nicht höher als 1,6MHz. Möglicherweise hat jemand einen Tip, wie das Problem zu lösen ist.
Gruss jojo

Hallo Jojo,

die Größe der Drossel hat primär mit der kleinsten möglichen und daher zu verstärkenden "Frequenz" zu tun, beeinflußt aber auch, z.B. durch unerwünschte Resonanzen, die höchste mögliche Frequenz. Am Ausgang des MMIC schaltet man die Drossel und den Vorwiderstand in Reihe, der Gesamtwert (R + XL) sollte min. 4 x RLast bei der tiefsten Frequenz betragen, das ist absolut ausreichend ! Der Widerstand in Reihe mit der Drossel dämpft auch jegliche Resonanz dieser. Ist die berechnete Drossel sehr groß lohnt es diese durch mehrere kleinere Drosseln in Reihe zu ersetzen um die Eigenresonanzen außerhalb des Betriebsbereiches zu platzieren.

Hallo jojo,

um Deine Frage zu beantworten müsste man wissen, wo die untere Grenzfrequenz liegen soll. Nach den APP-Notes der Hersteller soll der Arbeitswiderstand etwa das 10fache des Quell oder Last-widerstandes (den 50 Ohm des MMIC's) betragen. Als Arbeitswiderstand kann man das X-L der Drossel in Reihe mit dem Biaswiderstand betrachten. Den Biaswiderstand muß man nach den Empfehlungen der Hersteller je nach Betriebsspannung und MMIC Strom wählen. Er wird aber nur in wenigen Fällen bei 470 oder 510 Ohm liegen.
Bei 1mH dürfte die untere Grenzfrequenz bei unter 80 kHz liegen (durch den Biaswiderstand sogar noch etwas tiefer).
Um dem Problem mit der Eigenresonanz der Drossel zu entkommen, kannst Du auch mehrere Drosseln in Reihe schalten. Als Richtwert noch eine mit 100µH und eine mit 10µH.

73 de Dietmar, DL2BZE

Hallo jojo,

hoffentlich bist Du nun von den beiden Antworten nicht verunsichert. Leider habe ich zu spät gesehen, daß Reinhold Dir im wesentlichen die gleiche Antwort gegeben hat.

Zur Vertiefung in die Thematik kann ich Dir folgende App-Notes wärmstens empfehlen:

www.minicircuits.com/pages/pdfs/an60010.pdf

www.hp.woodshot.com/hprfhelp/4_downld/lit/iclit/ans001.pdf

www.hp.woodshot.com/hprfhelp/4_downld/lit/iclit/ans002.pdf

www.secomtel.com/UpFilesPDF/PDF/Agilent/PDF_DOCS/AMPS/06_AMPS/6_014_23.PDF

Am besten in der Reihenfolge "reinziehen", vieles wiederholt sich dann.

73 de Dietmar, DL2BZE

Hallo Dietmar und Reinhold, Vielen Dank für die Antworten. Die Materie ist nicht einfach, aber einiges ist jetzt schon klarer.
Der Verstärker soll 1-30 Mhz können. Die Dimensionierung der Drossel habe ich (mangels eigener Kenntnisse) einer Schaltung im Buch HF Messungen Teil 3 von DJ1UGA entnommen (Colpitts Sinusgenerator 1,6-30MHz). Wenn ich die Sache richtig verstanden habe, heisst das : Je grösser die Induktivität desto näher an den 50 Ohm gewünschtem Widerstand.
Wenn ich mich nicht verrechnet habe würden aber auch 100µH noch ausreichend sein.
Wäre es denn eine Möglichkeit 5 Breitbanddrosseln in Reihe zu schalten? Eine 06H-751 (Datenblatt gefunden bei Reichelt) hat bei 1MHz etwa 100Ohm und bei 30MHz etwa 500 Ohm. Oder hat jemand eine Idee welche Drossel dafür geeignet wäre? Das Problem ist, dass die meisten Drosseln eine sehr niedrige Eigenresonanzfrequenz haben.
Gruss Jo

Hallo Jo,

vermutlich meinst Du das Richtige, hast Dich allerdings etwas "komisch" :] ausgedrückt:

Also der Innenwiderstand eines MMIC's liegt so bei etwa 50 Ohm. Das ist allerdings vom gewählten Arbeitspunkt abhängig. Die Hersteller geben meist in einer Tabelle den optimalen Gleichstom! -Arbeitswidestand (man könnte auch Kollektorwiderstand oder Bias dazu sagen) in Abhängigkeit von der gewählten Betriebsspannung an.
HF mäßig liegen der Innenwiderstand des MMIC's und die darauf folgende Stufe mit ihren idealerweise auch 50 Ohm betragenden Eingangswidestand parrallel. Insofern hättest Du ideale Leistungsanpassung. Nun liegt allerdings der Biaswiderstand HF-mäßig auch parallel zu diesen Widerstanden und belastet somit den Ausgang. Daher sollte die HF! diesen Biaswiderstand möglichst nicht als unnötige "Belastung" spüren. Man schaltet also einen frequenzabhängigen Widerstand in Reihe zum Bias, um dessen Einfluss zu minimieren.
In der AppNote 60010 findest Du eine Formel, die den Verlust in dB bei entsprechendem R Bias (also induktiver Widerstand + dem für den Arbeitspunkt erforderlichen Widerstand) beziffert.
Bei dem von Reinhold empfohlenen 4 fachen R-Last (also 4* 50 Ohm) würde dieser Verlust etwas über 1 dB, und bei dem von mir vorgeschlagenen 10fachen R Bias wären es etwa 0,42 dB Vertärkungseinbuße.
Wenn die die Drossel ganz weglassen würdest, und beispielsweise nur einen Gleichstrombias von 120 Ohm gewählt hast, würde die Einbuße bei etwa 1,7 dB liegen.
Je nachdem, wozu die Schaltung nun eigentlich dienen soll, und je nachdem welcher MMIC verwendet wird, fällt der Verstärkungsverlust vermutlich kaum ins Gewicht.

Da aber der 50 Ohm Systemwiderstand in den seltensten Fällen auch wirklich 50 Ohm beträgt, sollte man nur zusehen, daß man sich zwar an diesem Wert orientiert, es aber mit der Genauigkeit nicht übertreibt! (Hoffentlich habe ich mich hier nicht zu ungeschickt ausgedrückt )

Falls es kein Geheimnis bleiben soll, schreib doch einfach wozu der Verstärker eigentlich dienen soll. Man kann Dir dann bestimmt wesentlich bessere Dimensionierungshinweise geben!

73 de Dietmar, DL2BZE

Hallo Dietmar, vielen Dank. Das ist natürlich kein Geheimnis. Ich habe einen 20MHz DDS Generator und möchte den Bereich auf 30 MHz erweitern. Der Generator bringt so etwa 10dBm.
Ein TUF-1 Mischer (als Verdoppler), danach ein Tiefpass 35MHz und dann der MMIC der den Mischverlust von etwa 12 dB ausgleichen soll. Dafür habe ich einen MSA-1105 vorgesehen. Spannungsversorgung 12V.
Leider fehlt mir das Fachwissen um einschätzen zu können wie wichtig die Einhaltung des 50 Ohm Widerstands ist.
Der Generator soll für Messungen an KW Antennen, Induktivitäten, Kondensatoren, Schwingkreisen usw. eingesetzt werden. Alles was man so als Amateur braucht. Mit einer Genauigkeit die für Amateurarbeiten ausreichend sein soll.
Gruss Jo

Hallo Jo,

das ist doch eine recht interessante Anwendung!

Nur den MSA1105 würde ich dafür nicht gerade einsetzen. Ein genauer Blick in das Datenblatt (http://www.datasheet4u.com/htm…_Hewlett-Packard.pdf.html)
sagt Dir auch warum:
Das Teil ist zwar sehr gut für schon recht satte Pegel (immerhin 17 dBm) geeignet aber..
Der Baustein ist laut Hersteller für den Frequenzbereich von 50 MHz bis 1,3 GHz vorgesehen, im unteren Frequenzbereich wird die Verstärkung mit 19 dB (@500 kHz) sogar recht groß, nur dier Stabilitätsfaktor k ist mit 0,53 dort recht klein -> die Schaltung wird zum Oszillator!
Die Flatness, also die Ebenheit des Frequenzganges, ist für den Dich interessierenden Bereich nicht spezifiziert! Wenn dann auch noch eine Drossel ins Spiel kommt, wird die ganze Schaltung eher unvorhersehbar reagieren.

Mimm dann lieber einen anderen Baustein, ein ERA-5 (oder Gali-5) arbeitet in der gleichen Leistungsliega, ist jedoch schon ab DC einsetzbar. Als Bias Widerstand sind bei 12 V Betriebsspannung etwa 109 Ohm zu wählen. 110 Ohm tuen es an der Stelle allerdings auch, die Vertärkung wird mit über 20 dB angegeben (allerdings wird die nur erreicht, wenn eine Drossel den Bias HF-mäßig "unwirksam" macht). Ohne Drossel gehen Dir 1,78 dB an Verstärkung "verloren". Wir haben dann etwas mehr als 2 * 50 Ohm, und sind somit von dem 4 (bzw. 10 ) fachen Faktor zur Lastimpedanz noch ungünstiger entfernt. Aber das wird in Deinem Fall sogar gut sein. da der MMIC, wenn er mit etwa - 2dBm angeblasen wird, bei voller Verstärkung schon in den Bereich der Kompression gelangt.

Eher würde ich nach dem Verdoppler ein resistives 3 dB Dämpfungsglied vorsehen. Zwar sinkt damit die Ausgangsleistung, aber vermutlich ist das Signal für die vorgesehenen Meßaufgaben mit den zu erwartenden etwa 13 dBm immer noch ausreichend stark. Das Dämpfungsglied erzwingt sogar zusätzlich eine bessere Anpassung zwischen Verdoppler und dem Tiefpass. Hinter dem MMIC würde ich nochmal einen TP setzen, denn wenn so ein Baustein so weit durchgesteuert wird, erzeugt er unweigerlich kräftige Oberwellen!:(

Noch ein Tipp: Am Bias Widerstand wird eine Leistung von 462 mW "verbraten", er wird also schon merklich heiß. Teile den R in zwei etwa gleich große Werte auf. 2* 56 Ohm in Reihe sind schon o.K oder 2 * 220 Ohm parallel wären schon ideal.

Also dann, ran an den Lötkolben und viel Erfolg bei den Experimenten!:)

73 de Dietmar, DL2BZE

Hallo Dietmar, Danke für die Hilfe.
Die Übersteuerung des MMiC ist sicher kein Problem, da die Ausgangsspannung am Generator einstellbar ist.
Beim ERA-5 fällt mir auf, dass der K-Faktor nur für 50MHz mit 1,08 angegeben ist. Beim MSA-1105 ist der K faktor bei 50 MHz auch 1,08. Aber du hast natürlich recht, mit der Spezifizierung DC bis ... ist der ERA-5 sicher die bessere Wahl.
Beschaffen kann ich den ERA-5 nur bei FA. Bei Mini-Circuits heisst das Teil ERA-5+, weisst du ob da ein wesentlicher Unterschied besteht?
Wenn ich dich richtig verstanden habe, würdest du auf die Drossel verzichten, dann liegt der Bias Widerstand parallel und zieht den Gesamtwiderstand schon sehr weit unter die 50 Ohm.
Rechne ich hier richtig, wenn der Systemwiderstand dann bei 110 parallel 50 = 34 Ohm liegt (Phasenverschiebung mal unberücksichtigt)?
Gruss Jo

Hallo Jo,

der Unterschied zwischen dem ERA-5 und ERA-5+ ist von den Daten her marginal:

http://minicircuits.com/pages/s-params/ERA-5+_GRAPHS.pdf

Das mit dem ERA-5 war auch nur ein Vorschlag. Da solltest Du schaun, was eventuell vorhanden ist oder für Dich einfach beschaffbar ist. Gleich immer mal nach den Datenblättern (im Internet) suchen und dann entscheiden, ob die Daten sich mit der vorgesehenen Applikation decken.
Der k Faktor bezog sich auf 500 kHz (im Datenblatt mit 0,0005 GHz angegeben). Leider habe ich für den unteren Frequenzbereich keine Diagramme gefunden, man kannhier nur versuchen zu interpolieren. Schätzungsweise wirst Du bei bis zu 30 MHz unter k = 1 bleiben!
Meiner Meinung nach ist die strikte "Einhaltung" des Systemwiderstandes von 50 Ohm für den Zweck vernachlässigbar. Mit den 34 Ohm liegt man doch noch recht gut
Das SWR wird dadurch (bei reellen Lasten!) mit 50 Ohm / 34 Ohm = 1,47 zwar nicht gerade super, aber immer noch akzeptabel.
Auf die Drossel würde ich hier wrklich verzichten, denn die Eigenresonanzen sind bei Breitbandanwendungen eher störend.
Aber probiere es ruhig mal mit Drosseln (1mH + 100µH +10µH beispielsweise) aus und mache Vergleichsmessungen.

73 de Dietmar, DL2BZE

Hallo Jo,

Zitat

Original von jojo1
Hallo Dietmar, vielen Dank. Das ist natürlich kein Geheimnis. Ich habe einen 20MHz DDS Generator und möchte den Bereich auf 30 MHz erweitern. Der Generator bringt so etwa 10dBm.
Ein TUF-1 Mischer (als Verdoppler), danach ein Tiefpass 35MHz und dann der MMIC der den Mischverlust von etwa 12 dB ausgleichen soll. Dafür habe ich einen MSA-1105 vorgesehen. Spannungsversorgung 12V.

da wäre ein Hochpass von 20MHz, um die Grundwelle zu unterdrücken, auch zu empfehlen. Ich habe selber einen MSA1104 (=MSA1105) als 7dBm Verstärker für einen DDS Generator (0,5-16MHz) eingesetzt. Der Generator brachte etwa 0dBm, danach folgt ein 6dB Dämpfungsglied und dann der MSA1104 der ca. 7dBm am Ausgang liefert. Der Biaswiderstand hat 120Ohm bei 12V Betriebsspannung und die Drossel nur 22uH um bei kleinen Frequenzen dem sinx/x Amplitudengang der DDS etwas entgegenzuwirken. Trotz der Spezifikation erst ab 50MHz funktioniert der MMIC einwandfrei. Wenn Du aber unbedingt sicher gehen willst nimm einen MMIC der schon ab DC geeignet ist, wie z.B. der von Dietmar vorgeschlagene ERA5 (ERA5+ = bleifrei) oder aber einen leistungsfähigen aus der GALI bzw. MGA (Farnell) Reihe.
Da der interessierende Frequenzbereich bei Dir sowieso erst bei 20MHz anfängt sehe ich kein Problem einen MSA1105 zu verwenden wenn sowieso schon vorhanden.

Hallo Dietmar und Reinhold, besten Dank für Eure Erläuterungen. Ich werde es jetzt mal mit dem MSA1105 versuchen, der ist schon vorhanden. Bei dem Gedanken an den Ausgangswiderstand von 34 Ohm bekomme ich zwar leichte Bauchschmerzen, aber da wird jetzt auch erst probiert bevor ich anfange selbst eine Drossel zu wickeln. Ein Ringkern FT50-77 war noch in der Bastelkiste, der sollte nach Amidon Angaben als Drossel für 1-50MHz geeignet sein. Damit wäre dann auch bis 1mH leicht zu realisieren. Ob das Teil dann eine Eigenresonanzfrequenz grösser 30MHz hat wissen die Götter.
... wir werden sehen!
Gruss Jo