Nic co tajne nie jest nam obce

Wzmacniacze MAR i MSA

Teoria



Struktura wewnętrzna układu.

Układy MAR i MSA to monolityczne krzemowe układy bipolarne zawierające parę tranzystorów Darlingtona, zaprojektowane pod względem minimalizacji pojemności i indukcyjności rozproszonej. Zależnie od wykonania zapewniają wzmocnienie od 13 do 33dB w paśmie do 6GHz.


Standardowa aplikacja układu MAR i MSA.



W podstawowym układzie aplikacyjnym wzmacniacza szerokopasmowego układy MAR i MSA są odseparowane od napięć stałych przez kondensatory C1 i C2 Normalne jest również odsprzęganie zasilania przez kondensator tantalowy C4 i ceramiczny C3. Wzmacniacz jest zasilany przez rezystor szeregowy. Wartość rezystora oblicza się ze wzoru:



R1= Vzasil - Vukł / I



gdzie:

R1 - wartość rezystora w omach

Vzasil - napięcie zasilania

Vukł - napięcie mierzone pomiędzy nóżką 3, a masą w zakresie od 3 do 7V

I - prąd płynący ( zaleca się w zakresie od 40 do 80 mA)



W celu wycięcia zakłóceń w.cz. w szereg z rezystorem podłączony jest dławik.






Uproszczony schemat aplikacyjny





Obudowy i wymiary układu MAR.

Wzmacniacze MAR i MSA zawarte są w małej plastykowej obudowie. W układzie MAR wejście zaznaczone jest kropką a w układzie MSA ścięciem nóżki.





Obudowa i wymiary układu MSA



Parametry układu MAR.


TYP
kolor kropki
Wzmocnienie

500MHz - dB
F max - MHz
MAR 1
brązowa
17,5
1000
MAR 2
czerwona
12,8
2000
MAR 3
pomarańczowa
12,8
2000
MAR 4
żółta
8,2
1000
MAR 6
biała
19
2000
MAR 7
fioletowa
13,1
2000
MAR 8
niebieska
28
1000



Parametry układu MSA.

Podkreślone układy możliwe do wykorzystania jako wzmacniacze mocy w.cz. ze względu na duże wzmocnienie i dużą moc wyjściową.






Praktyka



Pierwsze kroki.



Należy dobrze przemyśleć potrzeby wykorzystania scalonego wzmacniacza w.cz.:

Jakie zastosowanie i parametry będą najlepsze?

Zależy nam na wzmocnieniu czy na minimalnych szumach?

Czy będzie użyty w wzmacniaczu z filtrem czy bez?

Na jakiej częstotliwości będzie pracował?



Po odpowiedzi na te pytania ilość możliwych układów MAR i MSA zawęzi się do kilku sztuk. W Polsce dość trudno osiągnąć pełen asortyment tych układów, tym nie mniej dość dużą ofertę posiadają firmy zajmujące się handlem częściami elektronicznymi.



Podstawowe zasady budowania wzmacniaczy.

Pierwszą i najważniejszą zasadą jest: Idealne odseparowanie wejścia od wyjścia!

Nie zachowanie tej zasady doprowadzi do samowzbudzenia układu, generacji mocy na wyjściu, możliwość uszkodzenia układu.



Inne również ważne zasady:

- Nie przesadzać z napięciem i prądem - istnieje bardzo duża zależność pomiędzy napięciem, prądem a wzmocnieniem układu i jego szumami. Przy normalnym napięciu 5V i prądzie 40mA układ osiąga fabryczne wzmocnienia i szumy, dalsze podnoszenie prądu płynącego zacznie podnosić liniowo wzmocnienie i szumy, lecz po osiągnięciu pewnego punktu wzmocnienie nie rośnie, ale lawinowo podnoszą się szumy. Dla niedoświadczonych w wysokiej częstotliwości konstruktorów nieposiadających możliwości dostępu do analizatora widma radiowego zalecam trzymanie się zaleceń producenta odnoście napięcia i prądu. Posiadając dostęp do analizatora widma można bardzo powoli podnosić napięcie kontrolując jednocześnie poziom wzmocnienia i szumów. Punkt utraty stabilności jest bardzo dobrze widziany i po osiągnięciu tej wartości należy zmniejszyć napięcie do poziomu, w którym nie występują niekorzystne warunki pracy wzmacniacza;

- Dławik na zasilaniu jest dość ważnym elementem. Jego brak może doprowadzić do przenikania zakłóceń z układu do sieci zasilającej i na odwrót. Może to doprowadzić do zakłóceń w torze odbiorczym układu radiowego. W zamian dławika można na nodze rezystora umieścić perełkę ferrytową;

- Używanie kondensatorów przepustowych mija się z celem, jedynym możliwym miejscem użycia jest doprowadzenie zasilania, z doświadczenia wiem, że nie jest w ogóle potrzebne;

- Obudowa musi być "szczelna" radiowo, sygnał w.cz. nie może "cieknąć" dziurami w obudowie. Najlepiej wykorzystać fabryczne obudowy lub samodzielnie wykonać z blachy.



Budujemy wzmacniacz.

Uproszczony, ale w pełni funkcjonalny i działający w 100% rysunek wzmacniacza:



- wykonujemy prostokątną puszkę o wymiarach 40x30x20mm (wymiary nie są w żaden sposób ograniczone i podane są tylko w celach informacyjnych, tym nie mniej wzmacniacze o takich wymiarach wykonane przeze mnie nie sprawiają żadnych kłopotów konstrukcyjnych i radiowych);

- z tej samej blachy przegrodę o wymiarach 30x20mm;

- na środku tej przegrody wiercimy wiertłem 1-1,5mm otwór;

- naginamy bardzo delikatnie nogi 2 i 4 układu w stronę nogi 3;

- przez wywiercony otwór przekładamy nóżkę 3 układu i lutujemy nogi 2 i 4 do przegrody. Należy przy tej operacji szczególna uwagę zwrócić na to, że nóżka 3 nie może zwierać się z przegrodą;

- w obudowie wiercimy dwa otwory pozwalające na zamontowanie gniazd SMA - zalecam użycie gniazd SMA ze względu na ich bardzo dobre parametry radiowe na wysokich częstotliwościach. Można użyć również użyć gniazd typu N, są tak samo dobre, należy tylko powiększyć puszkę. Gniazda typy BNC można użyć do 500MHz;

- montujemy gniazda SMA;

- lutujemy przegrodę w puszcze;

- bardzo delikatnie, uważając, aby nie połamać nóg wzmacniacza lutujemy kondensator na wejściu trzymając się żelaznej zasady: najpierw lutujemy przy gnieździe a dopiero potem przy układzie;

- tak samo postępujemy drugim kondensatorem;

- w wypadku wykorzystania dławika w formie rezystora lutujemy jedną nogę do nóżki nr 3 a drugą przeprowadzamy przez niewielki otwór w puszce na zewnątrz, zakładając na jego wyprowadzenie izolację;

- na zewnątrz puszki montujemy rezystor 220om, kondensator 100nF;

- można zamontować stabilizator napięcia 78L05 bezpośrednio przy puszce;

- w celu zabezpieczenia przed wyrwaniem zalecam po dolutowaniu przewodów zasilających zalanie układu na zewnątrz klejem na ciepło;

- przy zastosowaniu obudowy po fabrycznym urządzeniu zasady nie zmieniają się, musisz je tylko dopasować do wykorzystanej obudowy;

- Zamykamy puszkę, aby była "szczelna" radiowo.



Zdjęcia wzmacniacza wykonanego w obudowie po fabrycznym tłumiku w.cz. Zwróć szczególna uwagę na ekranowanie układu. Bardzo szczelnie zostało odseparowane wejście od wyjścia. Po podstawowa zasada budowy tego typu wzmacniaczy. Zdjęcia powstały poprzez skanowanie urządzenia. Nie widać (ale zapewniam, że jest) dławika SMD, który zamontowany jest pomiędzy kondensatorem na wyjściu a rezystorem 220om.






Uwagi końcowe



- przeczytaj kilka razy cały opis i jak nie rozumiesz napisz a postaram się dokładniej wytłumaczyć zawiłości;

- jeżeli nadal nie rozumiesz, daj sobie spokój;

- pracuj wolno, ale dokładnie - ja spaliłem lub uszkodziłem mechanicznie kilkanaście takich wzmacniaczy;

- jeżeli masz dostęp do analizatora widma to skorzystaj z tej możliwości, jeżeli nie, stosuj się do zaleceń producenta!;

- wszystko, co napisałem w dziale praktyka to moje własne doświadczenia zdobyte podczas wielogodzinnych sesji przed analizatorem widma;

- wykonałem wiele wzmacniaczy metodą opisaną powyżej i każdy z nich działa do dziś, jeżeli zbudowany przez Ciebie wzmacniacz nie działa, to gdzieś popełniłeś błąd.

 

Google