Frage zum selbstgebauten Breitband-Verstärker...

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Autor
Frage zum selbstgebauten Breitband-Verstärker...
Suche nach: verstärker (9015)

    







BID = 552480

Noob

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Beiträge: 6
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Hallo,

ich bin relativ neu hier, aber habe schon viele Beiträge gelesen und weiss daher, dass hier einem immer kompetent und freundlich geholfen wird und so hoffe ich, dass ich auch Antworten auf meine Fragen bekomme....

Hier also mein "Problem":
Ich habe eine Breitband-Verstärkerschaltung nach dieser Anleitung gebaut: http://home.arcor.de/afischer1/afu/selbstbau/bbv.pdf

Dazu habe ich zunächst den Eingang der beiden Verstärkerstufen mit jeweils einem 10K-Widerstand auf Ground belastet (um allen Eventualitäten vorzubeugen). Zudem dachte ich, dass es hilft, nen Elko (22 uF) am Versorgungsspannungseingang auf Ground zu schalten.

Meine Schaltung läuft auch soweit. Nur habe ich ne Fragen bzgl des Ausgangssignals. Wenn ich das Eingangssignal zu stark wähle (zB Sinus 600kHz 1Vpp) , dann fängt's an, dass meine Ausgangsspannung an einer Seite einbricht. Woran liegt das und wie kann ich das vermeiden? Eine Erhöhung der Versorgungsspannung kommt nicht wirklich in Frage, da sich die MMICs ziemlich schnell aufheizen...

Vielen Dank schonmal im Voraus für alle konstruktiven Antworten...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Noob am 30 Sep 2008 13:35 ]

BID = 552515

perl

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Zitat :
Wenn ich das Eingangssignal zu stark wähle (zB Sinus 600kHz 1Vpp)
Diese Schaltung ist für derartig niedige Frequenzen eigentlich nicht optimal.
MMIC heisst Monolithic Microwave Integrated Circuit. Das spielt also in einer ganz anderen Liga.
Beispielsweise beträgt der Eingangswiderstand des ICs nominell nur 50 Ohm.
Wenn du da mit 10nF ankoppelst, erhältst du eine untere Grenzfrequenz von 318kHz.

Im speziellen Fall übersteuerst du die Schaltung aber hoffnungslos.
Die ICs haben gut 8dB Verstärkung, zusammen also etwa 17dB, wenn sie mit 50Ohm belastet sind.
Das ergäbe dann 7Vpp am Ausgang.
Vermutlich hast du den Ausgang aber hochohmig gemessen, und dann ist die Ausgangsspannung doppelt so hoch.
14Vpp sind nunmal mit 5V Versorgungsspannung schwer zu erreichen...





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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



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BID = 552520

Noob

Gerade angekommen


Beiträge: 6
Wohnort: Konstanz


Zitat :
perl hat am 30 Sep 2008 15:53 geschrieben :

Diese Schaltung ist für derartig niedige Frequenzen eigentlich nicht optimal.
MMIC heisst Monolithic Microwave Integrated Circuit. Das spielt also in einer ganz anderen Liga.
Beispielsweise beträgt der Eingangswiderstand des ICs nominell nur 50 Ohm.
Wenn du da mit 10nF ankoppelst, erhältst du eine untere Grenzfrequenz von 318kHz.


Ja, dass ich bei meiner Frequenz zu niedrig bin, das weiß ich natürlich auch. Diese Schaltung soll ja eigentlich auch bis 2,4 Ghz verstärken. Stutzig gemacht hat mich eigentlich, dass es ab 600kHz aufwärts schlechter wurde und nicht umgekehrt.


Zitat :

Im speziellen Fall übersteuerst du die Schaltung aber hoffnungslos.
Die ICs haben gut 8dB Verstärkung, zusammen also etwa 17dB, wenn sie mit 50Ohm belastet sind.
Das ergäbe dann 7Vpp am Ausgang.
Vermutlich hast du den Ausgang aber hochohmig gemessen, und dann ist die Ausgangsspannung doppelt so hoch.
14Vpp sind nunmal mit 5V Versorgungsspannung schwer zu erreichen...

aber ich hab doch 12V Versorgungsspannung....


Nunja, ich habe natürlich das ganze mit einem kleineren Eingangssignal versucht und es war deutlich besser!!!

Aber das Ausgangssignal war leider noch nicht genug verstärkt! Nun kommt selbstverständlich die Frage: Wie kann ich die Verstärkung weiter verbessern? Noch eine dritte Verstärkerstufe einbauen? Was will ich eigentlich mit meiner Schaltung erreichen? Ich möchte quasi eine EMV-Messung emulieren. Dazu nehm ich mein Oszi und mach mit dem Eingangssignal ne FFT. Es muss alles nicht so genau sein, es reicht eine rein qualitative Betrachtung. Am Eingang hab ich eine Sonde, die den entsprechenden Frequenzbereich abtasten können soll.... hinten kommt aber nur Rauschen raus... was tun?

BID = 552540

perl

Ehrenmitglied



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Zitat :
hinten kommt aber nur Rauschen raus..
Wenn du nach eine Spannungsverstärkung von noch nicht einmal 10 schon Rauschen auf dem Oszi siehst, wird das wohl andere Ursachen haben; z.B. dass dein Verstärker schwingt. Hast du denn überhaupt schon irgendwelche Erfahrungen mit Hochfrequenz ?
Wenn ich lese, dass du das HF-Verhalten mit Elkos kurieren willst, kommen mir doch erhebliche Zweifel daran.

Im Prinzip ist es möglich, derartige MMICs hintereinanderzuschalten, aber dazu braucht man geeignete Bauteile, ein einwandfreies Layout und vor allem eine sehr sehr gute Abschirmung innerhalb der Schaltung und nach aussen.

Dieses MMIC schafft gut 20mW unverzerrte Ausgangsleistung und das entspricht rund 3Vss. Es hat nicht viel Sinn mehr herausquetschen zu wollen, weil man sich damit nur unnötige Messfehler einhandelt.


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BID = 552567

dl2jas

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Zitat :
aber ich hab doch 12V Versorgungsspannung....


Messe am Punkt A der MMICs. Da sollte sich recht genau die halbe Betriebsspannung als DC-Wert ergeben. Pearl schrieb es schon, im Normalfall müssen Eingang und Ausgang 50 Ohm "sehen", damit die MMICs artgerecht arbeiten. In Deinem Fall also einfach 50 Ohm (zweimal 100 Ohm parallel) an Eingang und Ausgang gegen Masse anschließen. Das natürlich vor bzw. hinter dem Koppelkondensator, nicht direkt am MMIC!

DL2JAS

BID = 552782

Noob

Gerade angekommen


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Also ich habe hier irgendwie n bissl das Gefühl, dass wir hier aneinander vorbeireden.

Also meine Erstschaltung (siehe URL oben) funktioniert nun einwandfrei. Zumindest, wenn das Signal ausreichend (aber nicht zu) stark ist. Außerdem hab ich nur n Frequenzgenerator bis 50MHz, kann also nicht sagen, wie die Schaltung höherfrequent arbeitet.

@perl:
Ich habe noch nicht viel mit HF gearbeitet. Aber (um mich ein wenig zu verteidigen ) in meiner Erstschaltung habe ich die Elkos nicht hinzugeschaltet, um das HF-Verhalten zu kurieren, sondern um den nötigen Saft ranzubringen. Oder war das auch falsch?

Nochmal zum Sinn dieser Schaltung: Ich möchte sehr kleine Strahlungen (qualitativ!) messen, die z.B. von meiner CPU-Clock ausgesendet werden, um z.B. Änderungen bzgl der Ausstrahlung sehen zu können, je nachdem was für EMV-Maßnahmen ich ergreife (z.B. bessere Erdung von geschirmten Zuleitungen). Könnt ihr meinem Ansatz folgen oder ist das alles Bockmist, was ich da rede?
Falls es kein Bockmist ist: Wie stark sind solche Signale wohl? Und wieviel Verstärkung werd ich da wohl eurer Meinung nach brauchen? (Diese Messung ergab übrigens nur Rauschen....)

@dl2jas:
Punkt A liegt genau wo....?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Noob am  1 Okt 2008 16:34 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Noob am  1 Okt 2008 16:37 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Noob am  1 Okt 2008 16:52 ]

BID = 552795

perl

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Zitat :
Wie stark sind solche Signale wohl? Und wieviel Verstärkung werd ich da wohl eurer Meinung nach brauchen?
Ich habe so eine Faustregel im Kopf, nach der ein Sender oder Generator nicht mehr als 50µW auf den falschen Frequenzen abstrahlen darf. Das wären also 50mV an 50 Ohm.
Das ist aber die gesamte vom Generator abgegebene Störleistung.
Wenn du mit einer Sonde daherkommst, wirst du wohl nicht mehr als 100µV, eher ein Zehntel davon, einfangen können.

Derartige Pegel mit einem Geradeausverstärker auf ein paar Volt zu bringen, ist völlig unpraktikabel und deshalb wurden Spektrumanalysatoren in der Vergangenheit meist auch als 3-fach oder 4-fach Super mit sehr hoher (2GHz) 1.ZF aufgebaut.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  1 Okt 2008 17:48 ]

BID = 552825

dl2jas

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Zitat :
Noob hat am  1 Okt 2008 16:32 geschrieben :

...
@dl2jas:
Punkt A liegt genau wo....?



Schaue mal im Schaltbild PDF, was dem ersten Beitrag angehängt ist.

Am MMIC ist ein A eingezeichnet, was Ausgang bedeutet. Es ist der Punkt, an dem Drossel und MMIC miteinander verbunden sind. Lade mal ein Bild der real aufgebauten Schaltung hoch in dem man auch Details der Leiterbahnführung erkennen kann.
Zur Verstärkung, 40 dB sollten es schon sein. Stehen an der Antenne 10 µV, hast Du am Ausgang 1 mV. Ab 1 mV sieht man langsam etwas mit einem Oszilloskop. Als kleiner Anhaltspunkt, liegt beim Analogfernseher eine Spannung von 1 mV (60 dBµV) an, hast Du ein vernünftiges rauschfreies Bild. Sind es 20 dB weniger, hast Du normalerweise ein verrauschtes Bild ohne Farbe.

DL2JAS

BID = 552937

Murray

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Zitat :

Dazu nehm ich mein Oszi und mach mit dem Eingangssignal ne FFT. Es muss alles nicht so genau sein, es reicht eine rein qualitative Betrachtung. Am Eingang hab ich eine Sonde, die den entsprechenden Frequenzbereich abtasten können soll....


Irgendwie verstehe ich nicht was du da vorhast.

Von welchen CPU-Clock sprichst du denn da eigentlich? Von heutigen PCs?

BID = 552975

Noob

Gerade angekommen


Beiträge: 6
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@perl:
Damit werde ich dieses Projekt wohl begraben müssen....

@dl2jas:
Danke für den Hinweis! Vielleicht hätte ich mal genauer auf den Schaltplan schauen sollen... (Ich messe da übrigens so 4,7 V. :D)

Die Schaltung macht leider nur ne Spannungsverstärkung von nicht mal 10fach....(zumindest bis 50Mhz) Da werd ich wohl nicht das erreichen, was ich erreichen will....

@Murray:
Ich wollte die Störaussendung von einer CPU-Clock messen, die etwa 65Mhz hat (und die dazugehörigen Oberwellen etc). Dafür wollte ich quasi ein breites Spektrum abtasten (FFT) und mir anzeigen lassen. Über die Peaks im Spektrogramm würde ich dann ermitteln wollen, ob meine Maßnahmen, die ich ergreifen würde, um die Störaussendung zu reduzieren helfen oder nicht. Aber es scheint nicht einfach so zu klappen, wie ich mir das vorgestellt habe....

BID = 553008

Murray

Inventar



Beiträge: 4857

Verstehe ich das jetzt richtig, der Oszi müßte dann auch die volle Bandbreite verarbeiten können? Da sind wir ja bei 200 MHz und höher.

Und die genannten 100 oder 10µV sind wohl schon sehr großzügige Werte wenn du von Verbesserungen von Schirmmaßnahmen schreibst. Die werden wohl eher darunter liegen

Also für die Aufgabe könnte ich zur Not einen Spectrumanalyzer mit zuschaltbaren Vorverstärker nutzen. Aber selbst damit würde es wohl schwierig werden. Da misst man schnell mal Mist bei den Pegeln
alles bandbreitenabhängig, Umgebungseinflüsse etc.

Als Amateurlösung könnte ich mir da nur einen PC-gesteuerten Funkscanner vorstellen. Keine Ahnung ob es sowas gibt

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Murray am  2 Okt 2008 13:39 ]

BID = 553039

Noob

Gerade angekommen


Beiträge: 6
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Das Oszi, das mir zur Verfügung steht kann bis 500Mhz...

Wie gesagt, mein Projekt scheint gestorben...

BID = 553092

perl

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Zitat :
Ich messe da übrigens so 4,7 V. )

Die Schaltung macht leider nur ne Spannungsverstärkung von nicht mal 10fach....(zumindest bis 50Mhz)
Beides enspricht den Datenblattangaben.
Danach liegt die Spannung zwischen 4,3 und 6,3V mit einem typischen Wert von 5,25V und die Verstärkung beträgt bei 100MHz typisch 8,3dB, was einer Spannungsverstärkung von 2,6-fach, bei zwei Stufen also 6,8-fach entspricht.
Dein 500MHz-Scope wird einen 50Ohm Eingang haben, so dass du vom theoretisch möglichen doppelten Wert bei leerlaufendem Ausgang nicht profitieren kannst.

Es gibt aber genügend andere MMICs, die bei vergleichbarer Bandbreite Stufenverstärkungen um 20dB, teils auch noch höher haben.
Mit der höheren Verstärkung steigen aber auch die Schwierigkeiten einen solchen Verstärker stabil zu betreiben.
Deshalb bleibe ich bei der Einschätzung, dass es dir nicht gelingen wird einen Geradeausverstärker mit 60 oder 80dB Verstärkung zu bauen.

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BID = 553099

dl2jas

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Da gäbe es noch den MSA0886.

Das ist ein recht ähnlicher Bursche, der dürfte sogar anschlußgleich sein. Du kannst die Schaltung praktisch übernehmen, vermutlich auch den Widerstand, über den die Betriebsspannung kommt. Die Verstärkung ist nicht über die Frequenz linear, was aber bei dem Projekt nicht stören dürfte. Rechne mit etwa 30 dB Verstärkung im Bereich um 300 MHz. Im Datenblatt sind Werte für die Verstärkung ab 100 MHz angegeben. Der sollte aber auch unter 100 MHz noch sinnvoll funktionieren. Das Datenblatt findet man ganz schnell beim Gockel, einfach nur MSA0886 eingeben.
Schaltest Du zwei hintereinander, landest Du bei etwa 60 dB. Da kann es Probleme geben, daß die Schaltung anfängt, zu schwingen. Da hilft ein HF-technisch sauberer Aufbau.

DL2JAS

BID = 554306

Noob

Gerade angekommen


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Also erstma Danke für die netten und hilfreichen Antworten!

Ich überlege noch, komm ich mir n paar MSA0886 bestellen soll oder ob ich mich einem anderen Bastelprojekt widmen soll....

Ich werde euch auf jeden Fall aufm Laufenden halten!!!


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