HF-versterker met 100 dB dynamiek
Het is een bekend feit dat het dynamisch bereik van balansversterkers aanzienlijk groter is dan dat van een enkelvoudige versterkertrap.
Helaas is het bij bestaande ontvangers lang niet altijd mogelijk om een versterkertrap door een balanstrap te vervangen omdat vele ontvangers hoogohmige versterkers hebben en omdat op de bereiken-schakelaar veelal geen plaats meer is nog meer spoelaftakkingen of koppelwindingen mee te schakelen.
Met de testschakeling volgens figuur 1 werd onderzocht of een moderne dual-gateMOSFET hier misschien een oplossing biedt. Op de ingang werden twee signalen aangeboden met frekwenties van resp. 5200 kHz en 5240 kHz. Het uitgangssignaal werd op een spectrum-analizer bekeken en het bleek dat bij een ingangsamplitude van 1,25 Vtt per signaal de afstand tussen een uitgangssignaal en de derde orde intermodulatie-produkten 40 dB bedraagt (zie foto 1). De optimale afsluit-impedantie van de schakeling bedraagt ca. 330 Ω en de spanningsversterking is dan ca. 12 dB. Om de schakeling vrij universeel te kunnen toepassen werd de versterkingsfaktor instelbaar gemaakt. Door R3 uit de schakeling te verwijderen kan de gebruikelijke afknijp-regeling verkregen worden. Omdat het resultaat van een dergelijke regeling zeer te wensen overlaat (zie foto 2), werd van dit principe afgezien. In plaats hiervan werd een stroomtegenkoppeling toegepast welke instelbaar is met P1. Het regelbereik met P1 bedraagt ca. 30 dB. Deze regeling waarborgt een aanzienlijk betere onderdrukking van de ongewenste intermodulatie-komponenten, hetgeen in foto 3 te zien is.
Fig. 1.
Foto 1. Het spektrum van het uitgangssignaal van de versterker met twee ingangssignalen van 1,25 Vtt (P1 afgeregeld op maximale versterking).
Foto 2. Het spektrum van het uitgangssignaal van de versterker met detzelfde ingangssignalen als bij foto 1, maar zonder R3. Hoewel de versterking is afgenomen, is er een toename van intermodulatie produkten.
Foto 3. Als foto 1, maar met P1 op minimale versterking. De intermodulatievervorming is 10 dB afgenomen.
In figuur 2 is een schema gegeven van de versterkertrap zoals deze in een ontvanger kan worden ingebouwd. L1/C1/C2 en L4/C5/C6 zijn de bestaande eerste en tweede afstemkring van de ontvanger. Het frekwentiegebied voor de versterker ligt tussen de 0,1 en 30 MHz. De dissipatie van de FET is ongeveer 350 mW en daarom dient deze van een koelelement voorzien te worden.
Fig. 2.
.... en 3 kΩ. Bij hogere impedanties treedt oscillatie op. Indien hogere impedanties perse gewenst zijn, dan dienen de eerste gate-en de drain-leiding van een ferrietkraal te worden voorzien. Bovendien moet de waarde van R4 worden berekend uit RL/R4 ≈ 7.