FET 's in amateur gebruik
Een bekende firma biedt de 2N3823 als junction-gate FET als UHF versterker aan. Bij 500 MHz is een versterking van 11 dB met een ruisgetal van 4, 5 dB (bandbreedte 5 MHz) haalbaar. De goedkopere in kunststofbehuizing vervatte 2N3819 en 2N3820 zijn voor amateur doeleinden zeer interessant. De tetrode TISX35 gedraagt zich voortreffelijk in VHF versterkers. Een ander type is de Germanium Planar-FET in kunststofbehuizing, de TIXM12.
Deze P-kanaal-FET is voor de vermaaksindustrie als mengtrap en versterker in AM/FM en VHF TV-schakelingen ontwikkeld. De TIXM12 heeft zeer weinig kruismodulatie en weinig ruis (2 dB bij 100 MHz).
Onderstaand overzicht kan mogelijk in de nogal verwarrende polariteiten bij FET's verhelderen:
Versterkerschakelingen
Evenals bij normale transistoren kunnen schakelingen met de Gate (vergelijkbaar met de basis) of de Source (vergelijkbaar met de emitter) als nulpunt werken. Met de Gate aan aarde is geen neutrodynisatie nodig. Daarentegen is bij de schakeling met de Source aan aarde, indien weer dan ongeveer 4 dB moet worden versterkt, neutrodynisatie. nodig. In cascode schakelingen is neutrodynisatie overbodig.
In de afbeeldingen 1 t/m 3 worden enkele schakelingen die voor de zendamateurs interessant zijn, door de producent gepubliceerd.
Figuur 1 toont een 500 MHz versterker met Gate aan aarde; versterking 8 tot 12, 5 dB; ruis 3, 5 tot 6 dB.
Fig. 1.
Fig. 2. 200 MHz versterker. Io = 6 mA, versterking 16 dB, ruis 4,5 dB, bandbreedte 10 MHz.
Fig. 3. Cascode HF-versterker
Mengtrappen
In de figuren 4 t/m 8 zien we toepassingen van FET's in mengtrappen. Om mengtrappen juist te laten werken moet op enkele dingen worden gelet:
- De uitgangsweerstand van de FET is zeer hoogohmig (rond 20 kOhm), derhalve moet de MF-resonantiekring een goede Q bezitten.
- De instelling van het werkpunt is zeer belangrijk! Het ruisen hangt sterk van de mengverliezen af, dat wil zeggen dat iedere dB verlies een dB extra ruis oplevert. Om die reden moet men de FET op zijn meest ideale werkpunt instellen, n.1. daar waar de versterkingskarakteristiek kwadratisch is. Deze instelling ligt bijna bij het sperpunt van de FET (Id = 0), Anderzijds is de MF-versterking in verhouding met de gm, evenzo de stijlheid van de FET. Daar gm met toenemende Id groter wordt, moet ook uit deze tweede overweging op een hogere Id worden ingesteld.
Fig. 4. Zie tekst.
Fig. 5. Ingangsschakeling 88-104 MHz.
Fig. 6. 7,6 MHz kristal oscillator.
Fig. 7. Mengtrap voor 500 MHz; HF-ingang 575 MHz; Oscillator 620 MHz; MF 45 MHz; Mengversterking 9 dB.
Fig. 8. Ingangsschakeling voor 10 meter Versterking 33 dB; Ruis 2,8 dB Spiegelonderdrukking 65 dB.
Uit deze tegenstrijdige eisen komt het volgende naar voren:
De Gate voorspanning wordt automatisch met een bepaalde weerstand in de Source zo ingesteld, dat Id onder 1 mA ligt. We schakelen hierna de oscillator-spanning in (in de regel aan de Source). Deze spanning moet zo groot zijn, dat Id naar een gemiddelde waarde van 3 mA of meer toeneemt. Hiermee wordt ook gm voor de MF hoog genoeg. De ingangsweerstand daalt jammer genoeg naar een waarde onder 100 Ohm. De kruismodulatie-vastheid blijft daarentegen buitengewoon goed (200 mV, 30 % gemoduleerd voor 1 % kruismodulatie).
Aangezien de mengstijlheid in verhouding tot het oscillator signaal is, kan deze voor de regeling van de mengtrap worden gebruikt. Door afname van de oscillatorspanning is het mogelijk de mengstijlheid tot 0 terug te brengen, terwijl tegelijkertijd een zeer groot HFsignaal aan de Gate kan worden toegelaten.
Dit is uitermate wenselijk: er volgt een maximale vermindering in versterking wanner de ingangsspanning zeer groot is.
PA0VER.