Comment contrôler le gain d’un amplificateur FET / BJT / amplificateur opérationnel par plage de tension d’entrée?

Août

Comment contrôler le gain d’un amplificateur FET / BJT / amplificateur opérationnel par plage de tension d’entrée?


Supposons que j’ai une tension d’entrée comprise entre 5 et 10 MHz et que je souhaite l’amplifier. Le cas est assez simple car tout appareil comme FET, BJT ou ampli-op haute fréquence peut bien faire l’amplification mais j’ai un problème: la plage de fréquence d’entrée (amplitude) change selon la fréquence car elle est de 2,5 volts pk-pk à 5 MHz et réduit à 5 milli volts pk-pk à 10 MHz. J’ai besoin d’une amplitude de sortie constante (à n’importe quelle tension). J’ai essayé un filtre passe-haut pour réduire la gamme haute aux basses fréquences mais malheureusement ce n’est pas si précis et certains changements subsistent (même avec de bons calculs de fréquence et des filtres actifs) et quelques distorsions aux extrémités constatées. Existe-t-il un moyen standard de procéder? Toute aide appréciée à l’avance.

Matt Young

Quel gain devez-vous ajouter?

Août

Le gain n’est pas important en soi. Par exemple, si je peux avoir une plage de sortie fixe à 5 volts pk-pk entre 5-10 MHz, ça va. Cela signifie que j’ai besoin d’un gain = 2 à 5 MHz et d’un gain = 1000 à 10 MHz !! c’est ce que je ne peux pas gérer.

Dave Tweed ♦

Votre objectif est-il d’avoir un gain particulier ou un niveau de signal de sortie particulier? Cela ne ressort pas du tout de votre question. Dans les deux cas, de quel type de précision avez-vous besoin? Votre signal chute de 54 dB dans une octave, ce qui implique quelque chose comme un filtre du 9e ordre. Ce signal est-il une tonalité unique (qui se prête en quelque sorte à l’AGC) ou un mélange à large bande (nécessitant un filtre)? Pouvez-vous nous donner un contexte pour ce problème?

Andy aka

Avec ce type de plage de gain, l’indication de seulement deux fréquences n’est pas utile. Fondamentalement, 10 mV à 2,5 V est de 54 dB en une octave et réalisable avec des filtres et certains AGC, mais vous devez spécifier à travers la gamme de fréquences ce qui est acceptable pour être sûr.

Kaz

Si un appareil produit un signal p-à-p de 2,5 V à 5 Mhz, mais à 10 Mhz seulement 5 mV, alors 10 Mhz doivent être considérés en dehors de sa plage de fonctionnement. Si un amplificateur (en boucle fermée) avait ce comportement, vous ne considéreriez pas 10 Mhz comme faisant partie de sa « bande médiane » utile, mais bien au-delà de sa fréquence de coin supérieur. La bonne solution ici est de concevoir un oscillateur dont vous pouvez doubler la fréquence de 5 MHz à 10 Mhz, sans perdre 54 dB dans le processus. Pourquoi ne postez-vous pas le schéma de ce que vous avez jusqu’à présent.

Réponses


 Anindo Ghosh

Ajout en tant que réponse car la boîte de dialogue de commentaire est devenue trop longue:

AG : Un simple ensemble d’expériences avec un module DDS (module DDS pré-construit AD9850 , moins de 5 $ expédié à l’international) devrait répondre à vos préoccupations. Ondes sinusoïdales crémeuses lisses et à faible THD avec une résolution de fréquence extrêmement fine inférieure à 0,05 Hertz.

AG : Inutile de débattre en théorie lorsque les expériences pratiques sont si faciles, vous n’aurez même pas à faire de PCB.

Image

OP : J’ai regardé la fiche technique AD9850. Cela a l’air génial mais a besoin d’une horloge d’entrée 125 MHz pour produire une demi-fréquence (62,5 MHz). Quel est le meilleur circuit d’entrée pour cela? un Colpitts / Hartely commun peut produire l’horloge requise? Existe-t-il un CI approprié pour cela? Si cela fonctionne, peut être une solution définitive à ma question.

AG : Vous n’auriez pas besoin de chercher une « bonne source d’horloge » externe – L’appareil utilise n’importe quel cristal d’oscillateur standard: Pour une sortie maximale de 10 MHz, un cristal de 20 MHz est suffisant, mais utilisez un 40 MHz pour une certaine pièce à croître. Les cristaux sont à quelques cents chacun.

AG : De plus, le lien que j’ai fourni est une carte de générateur de signaux AD9850 prête à l’emploi avec du cristal et toutes les pièces associées déjà assemblées et testées, de sorte que vous pouvez d’abord l’expérimenter pour voir dans quelle mesure elle répond à vos besoins.

OP : Je suis devenu un peu confus. la fiche technique nécessite une source d’horloge au niveau CMOS (onde squre 0-5 volt) ou une onde sinusoïdale avec polarisation 1/2 volt. Êtes-vous sûr qu’un cristal seul fonctionne bien?

Oui, un XO fonctionne bien comme source d’horloge. Voir le premier schéma d’application dans la fiche technique:

Schématique


Voir également cette réponse à une autre question, pour plus de discussion sur les circuits intégrés DDS et la génération d’ondes sinusoïdales.

Août

Merci. J’ai cherché sur le Web pour cela et je pense que cela peut fonctionner. J’ai commandé un module et j’attends ça. Je vais essayer et poster le résultat ici.

Août

: J’ai essayé le module. Cela fonctionne bien mais le principal problème demeure: il a besoin d’un filtre passe-bas et les filtres passe-bas perdent la plage d’amplitude de -20 dB / décennie. J’ai défini votre réponse comme réponse principale ici et commencé un nouveau fil pour le nouveau problème. Veuillez consulter le nouveau fil de discussion: electronics.stackexchange.com/questions/80900/… –


 Dave Tweed

L’approche standard pour générer des signaux de précision dans cette gamme de fréquences est une puce de synthèse numérique directe (DDS). Analog Devices possède une large sélection de puces de ce type, tout comme plusieurs autres fabricants.

S’il s’agit d’une expérience médicale, l’une de leurs cartes d’évaluation DDS pourrait être tout ce dont vous avez besoin.

Août

Nous avons commencé par essayer des circuits intégrés comme MAX038, AD7569, 74LS624, …. Malheureusement, ils sont tous basés sur une PLL ou des oscillateurs de relaxation qui convertissent fondamentalement d’autres formes d’onde en sinus. Cela a même plus de 5% d’erreur sous forme d’onde à des fréquences spécifiques. C’est pourquoi nous avons finalement décidé de faire une onde sinusoïdale propre en tant que De-Novo.

Dave Tweed ♦

Non, les puces dont je parle utilisent la synthèse numérique et produisent des ondes sinusoïdales dont le bruit et la distorsion sont de l’ordre de -70 dB ou mieux. La fréquence et l’amplitude peuvent être contrôlées très précisément. (BTW, l’AD7569 est un ADC – comment est-ce pertinent ici?)

Anindo Ghosh

@Aug Un ensemble simple d’expériences avec un module DDS (module DDS pré- construit AD9850 , moins de 5 $ expédié à l’international) devrait répondre à vos préoccupations. Ondes sinusoïdales crémeuses lisses et à faible THD avec une résolution de fréquence extrêmement fine inférieure à 0,05 Hertz. Inutile de débattre en théorie lorsque les expériences pratiques sont si faciles, vous n’aurez même pas à faire de PCB.

Dave Tweed ♦

@AnindoGhosh: +1 pour « crémeux lisse » 🙂

Août

J’ai regardé la fiche technique AD9850. Cela a l’air génial mais a besoin d’une horloge d’entrée 125 MHz pour produire une demi-fréquence (62,5 MHz). Quel est le meilleur circuit d’entrée pour cela? un Colpitts / Hartely commun peut produire l’horloge requise? Existe-t-il un CI approprié pour cela? Si cela fonctionne, peut être une solution définitive à ma question.

 

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