BJT Capacitancia en las limitaciones de RF

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Estoy intentando diseñar un búfer de señal de RF simple utilizando un transistor BJT MPSH10 . Esto es para funcionar a ~ 90MHZ y simplemente almacenar una señal de RF de entrada para disminuir la impedancia de salida de mi oscilador que la alimenta.

Estoy usando LT Spice para simular este circuito.

Tengo el transistor en una configuración de colector común sesgada en el carril intermedio a una corriente inactiva de 10 mA. La resistencia del emisor es de 500 ohmios. Conecto una señal de 3V pk-pk 90MHZ desde una impedancia de fuente de ~ 20k ohms. Lo que esperaría ver es la misma señal de voltaje en el emisor. En cambio, veo los 5 voltios de CC esperados, pero solo una señal muy pequeña de ~ 100 mv impuesta en la salida. Cuando miro la corriente de base, es enorme en comparación con la corriente del emisor. Parece que la señal se está desviando a través de la capacitancia parasítica BE y BC en lugar de a través de la unión BE.

¿Cómo manejan los amplificadores de RF esta capacitancia parásita incluso en la capacitancia BE de 1pf de este transistor? una señal de 100MHZ ve una derivación de 1600 ohmios al emisor. ¿Esto no siempre formaría un divisor de voltaje enorme al intentar señales de amplificador provenientes de una alta impedancia >

He estado leyendo "Diseño de Radiofrecuencia" por Wes Hayward, pero no he visto ninguna referencia a estos parásitos que causan grandes divisiones. Los MOSFET siempre tienen esta capacidad, así que no veo cómo usarlos los hace mejores.

Cualquier orientación sería apreciada ya que me falta algo fundamental. Todavía no he tomado un curso de dispositivos de estado sólido, por lo que mi comprensión de los dispositivos activos es solo lo que he aprendido de los libros y de Internet.

Gracias

    
pregunta Andrew Cragg

3 respuestas

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El producto gain.BW para este componente es mín. 650 MHz. Vamos a utilizar 900 MHz. Entonces a 90 MHz, solo puede esperar una ganancia de 10x. Algunas de las razones de la ganancia limitada. Los BW son la capacitancia B-C y B-E, así como la resistencia de la base. El emisor R de 500 ohmios se verá como 10x = 5k cuando se refleje en la base. Cuando se maneja con una fuente de 20 kohm, por lo tanto, solo tendrá una ganancia de ~ 5k / (20k + 5k) = 0.2.

Ahora, su 3 Vp-p @ 90 MHz requiere una velocidad de giro de 3V * 90M * 2 = 540 V / us. Con una corriente de polarización de 10 mA, puede calcular el máximo. la capacitancia permitida en el emisor para soportar esta velocidad de giro - desde I = C.dV / dt, obtiene C = 10m / (540V / us) = 19 pF. Esto es más grande que la capacitancia B-E, por lo que debería estar bien allí.

En general, los circuitos de RF no usan impedancias (relativamente) tan altas como las que tiene (20k); entonces el efecto relativo de las capacidades parásitas es menor.

Puedes usar un emisor R un poco más alto - para obtener un poco más de ganancia; luego agregue una segunda etapa (que ahora se manejaría desde una impedancia más baja (= re del BJT, ~ 2.6 ohm @ 20 mA).

    
respondido por el jp314
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Tu circuito parece estar bien incluyendo las matemáticas de @jp. Lo que está matando su ganancia es la resistencia de 20K, pero puede dejarla en el circuito por razones de sesgo y pasarla por alto con un condensador de 5 a 22pf con cables muy cortos. Si tiene un condensador de ajuste en el rango de 5 a 25pf, sería mejor.
Estaría cancelando la capacitancia base del transistor, pero requiere un ajuste cuidadoso.

La resistencia de 500 ohmios es un poco alto para estas frecuencias pero debería estar bien. Puede insertar un inductor de solo unos pocos nH (muy pequeños) en serie con la resistencia de 500 ohmios para crear un "efecto de pico", por lo que bajo carga obtendrá una señal un poco más.

En este tipo de circuitos a pocos pf o nH de cualquier manera pueden aumentar o eliminar la señal, así que haga pequeños cambios a la vez en el valor de cualquier parte.

    
respondido por el Sparky256
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Ccb también debe considerarse, así que probablemente alrededor de 2 pF. Si tiene impedancias de fuente alta, probablemente debería considerar Fet o Mos o dos codificadores de transistor o amplificadores diferenciales porque la baja impedancia de la base del transistor bjt simple podría ser limitante.

    
respondido por el krufra

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