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zoom RSS エミッタフォロアの実験 2SC5064Y

<<   作成日時 : 2015/07/26 22:34   >>

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自作FETプローブの予備実験として、トランジスタのエミッタフォロア回路を検討しました。トランジスタとしては、2SC3356相当の、東芝製2SC5064Yを使ってみました。SPICEのモデルを作って、検討してみると、エミッタフォロア1段では、入力の影響を大きく受け、電流ゲインが不足するので、2段構成で作ってみました。普通であれば、PNPとNPNを組合せて、動作範囲を広く設計するのですが、負荷が100Ωと重いので、入力振幅範囲を、±0.5V以上に限定して設計しました。終段のコレクタ電流を、25mA程度にしています。電源電圧は、10Vです。半分(5V)でも良いのですが、接合容量の逆バイアス電圧を大きくしたいので、ぎりぎりまで大きくしました。結果は裏目に出ましたが・・・
回路図は:
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初段のトランジスタは、約5mAを流しています。この状態で、出力振幅をシミュレーションしてみました。入力条件は、0.25Vから2.5V(片ピーク)、0.25Vステッピングです。
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オシロスコープで、動作を確認すると、リミット電圧は、ほぼこんな感じです。-0.5V以上になると、振幅歪が増加して、-0.85V位で飽和します。定電流負荷回路を使うと、振幅は増えますが、努力の割りに貰いが少ない気がします。
周波数応答を、帯域2GHsで確認すると
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レベルの線は、一番上が、0dBmの基準ライン(同軸RG58U/1mの影響が出ています)で、以下が、エミッタフォロアの出力特性です。出力は、0dBmから、-10dB毎に、-50dBmまでです。設計上は、-6dBの損失があるはずなのですが、終段のエミッタ端子の浮遊容量の影響と、コレクタに入れた、0.1μFのチップコンデンサ(1608)の影響から、1.5GHz前後が盛り上がっています。
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実験回路は、片面のユニバーサル基板の部品面に銅テープを張って、半田面に、チップ部品を付けています。基板の穴を広げて、1608のチップ部品を埋め込む方法もあるのですが、今回はそこまでしません。
注意したいのは、回路図のままでは、正常に動作しません。盛大に発振してしまいました。そこで、トランジスタのベースに、50Ω程度の抵抗を直列に入れていますが、まだ条件を変えると発振します。1GHzから、1.5GHzの間にポールがあるのですが、この部分を対策しないと、素直な特性になりません。発振を押さえ込むには、ベースに抵抗を入れて、ベースの時定数を大きくする(実際には、ベースとエミッタ間の寄生容量と抵抗で作る負性抵抗を補償する)か、エミッタの抵抗負荷を定電流負荷にしてコレクタ側にデカップリングを入れるか悩ましい所です。もうひとつは、トランジスタを選定し直すことも検討します。もう少し大人しいトランジスタでも良さそうです。
あまり高周波を目指しても、使い道が無いからです。GHz以上ならば、同軸の先に、抵抗を付けただけの方が良い特性が得られます。昔のHPの6GHzプローブは、450Ωと950Ωの抵抗でした。入力容量0.2pF以下で、50Ωの伝送ラインのTDRを測定するのに便利でした。

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コメント(1件)

内 容 ニックネーム/日時
気持ち玉を頂きましてありがとうございます。
何気なく使っているエミッタフォロアも、限界近くで使おうとすると、分っているつもりの事につまづいてしまいます。
FETプローブも、アマチュアが必要な性能と、プロの技術者用の仕様が、大きく異なります。私は、20MHzで10kオームのフィルタを測定できる事を目指してしまったのが間違いのようです。
もう少し頭を冷やして考えます。
今後ともよろしくお願いいたします。(電車で移動中)
TOSHI
2015/07/28 09:06

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