Verstärker gain 1000 fach

Vier Sterne stern stern stern stern "General Purpose"Amplifier

Ultra fast 60dB Verstärker mit -3dB @ 7 MHz und 0,01% THD @ 10 kHz

Ich möchte die Messergebnisse eines Kleinleistungs-Transistor-Verstärkers vorstellen.

positive features:

  • 60 Vpp maximale Ausgangsspannung

  • Bandbreite 7 MHz bei 1000 facher Verstärkung

  • Total Harmonic Distortion 0,01% (10 kHz, Verstärkung 60dB, Last 390 Ohm, 28 Vpp, siehe Messung 4)

  • dual supply +/-10V bis +/-35V

negative features:

  • hoher Spritverbrauch

Auslegung: AC gekoppelter Verstärker ca. ab 20 Hz verwendbar, fest eingestellte nicht invertierende Verstärkung von 1000. Großer Betriebsspannungsbereich, kurzschlussfest.

Anwendungen: 

  • Vorschaltverstärker vor einem Spektrumanalyzer oder Oszilloskop

  • klirrarme hochverstärkende Anwendungen

  • einstellbarer einfacher Rauschgenerator

  • Einsatz als ultra schnelles Gain-Monster innerhalb Verstärker Schleifen

  • Musiksignale - würde auch funktionieren                                                       

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Verstärker in komplett verlöteten Kupfergehäuse. Das Gehäuse ist eine gute Wärmeableitung. An der Seite verlöteter Zugang zum Offsettrimmer. Das geschlossene Kupfer Gehäuse ist eine sehr gute Schirmung gegen Störungen.

Auf der Oberseite angelötete Messingkühlrippen. Die Zuleitungen sind ausgelegt als Durchführungskondensator mit Metallflexschlauch. Bis jetzt habe ich das verlöten noch nicht bereut. (Büchsenöffner - nein danke)

Messung 1 - einfacher Aufbau bei 1MHz und 18mV am Eingang. Equipment: HP3336B Sinus Generator, 7904 Oszilloskop, einfache linear geregelte Spannungsversorgung.

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Bodediagramm:

7 MHz Bandbreite -3 dB bei 60 dB

0,5 dB Verstärkungs Änderung über 4,5 Dekaden

positive Phasendrehung durch Korrektur und AC-Kopplung in niederfrequenten Bereich.

(Eingangssignal 14mV, Versorgung +/-20V)

Was habe ich vergessen? die Verstärkung auf genau 60,0 dB einzustellen - jetzt ist sie 59,7 dB - falls es für Euch störend ist, so sendet mir doch bitte einen Büchsenöffner und eine Dose Ravioli, dann korrigiere ich es vielleicht. Die Phasenverschiebung für niedrige Frequenzen ist zu groß, die AC-Kopplung arbeitet zu spät - bleibt so.

Anmerkung zur Phasenverschiebung und gleichzeitig die Erinnerung an die Schulmedizin: bei sehr hohen Frequenzen dreht die Phase über die magischen 180° hinaus, und die Verstärkung ist noch größer als 1 - Wo bleibt die Oszillation? Entscheidend ist die Phasenverschiebung am "echten Gegenkopplungspunkt" des Regelkreises. Dieser sitzt tief im Innern des Verstärkers. Die Phasenverschiebung am Gegenkopplungspunkt wird durch den Frequenzgang der Gegenkopplungsnetzwerke wieder korrigiert - Aber genau da fängt der Spaß an, einen Verstärker zu bauen und dort endet der Spaß oft auch wieder. Der gezeigte Verstärker jedenfalls könnte in seinem Frequenzgang durch sehr intensive Korrekturmaßnahmen weiter verbessert werden. Dieser Verstärker jedoch bestimmt nicht mehr - garantiert aber der nächste.

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Messung 1- Scopebild mit ca. 1 MHz und 18mV. Ein "optischer  Klirrfaktor" ist nicht zu erkennen. Tektronix scope 7904 mit 7A26 Verstärker und 7B85 Zeitbasis

Messung 2 - mit 1 kHz und 59,8 dB. Zum Aufzeichnen des Bodeplots dient ein HP3575A, der bis 13 MHz verwendet werden kann.

Messung 2 - Messen der -3 dB Bandbreite. eine Bandbreite von 7 MHz und eine Verstärkung von 56,7 dB.

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Messung 2 - Scopebild bei der Bandbreite von 7 MHz. Amplitude am Eingang 14 mV. Betriebsspannung +/-20 Volt. Das Ausgangsignal ist deutlich verzerrt.

Messung 2 -Das Blitzen in diesem Winkel ist schlecht. Die kurze Belichtungszeit der Kamera kann nicht alle Ziffern dargestellen. Das Videokabel ist mit der Generator Impedanz 75 Ohm abgeschlossen.

Messung 3 - angelegt wurde an den Verstärker ein sauberes 10 kHz Signal, Ausgangspegel +11dBVrms (5Vp). 2te harmonische bei 20 kHz und -84 dBc. Klirrfaktor 0,006%. 1000 Sekunden.

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Messung 3 - Gut zu sehen, nahe am Träger Mischprodukte sehr wahrscheinlich verursacht durch das Netzteil der externen Spannungsversorgung.

Messung 4 - Ausgangsamplitude 20 dBVrms (28 Vpp) 10 kHz bei einer Last von 390 Ohm. Der Verstärker bleibt unbeeindruckt, K2 bleibt zu Messung 2 unverändert, K3 steigt auf -80 dBc. Klirrfaktor von K3 ist auf 0,01% angestiegen.

Messung 3 und 4 - Ein HP350D dient als Abschwächer für das ultra low distortion 10 kHz Signal. Der Abschwächer hat 600 Ohm Impedanz und ist hierfür vorbildlich geeignet. Diesmal hat es mit dem Blitzen besser geklappt.

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Messung 5 - zeigt Ausgangssrauschen des Verstärkers bei offenem Eingang, der mit 2,2 Megaohm abgeschlossen ist. Das thermische Rauschen des Widerstandes und die Biasströme der ersten Transistorstufe werden breitbandig mit 60 dB verstärkt.

Messung 5 - Ausgangsrauschen mit Zeitbasis auf 2ms/div. Sichtbar werden einzelne Rauschpeaks mit über 2 Vp. Der Effektivwert dieses Rausches läßt sich wunderbar einstellen durch die Wahl der Quell Impedanz. Illumination reduziert.

Messung 6 - Spektrum Analyzer Tektronix 7L12 mit seinem offenem 50 Ohm Eingang. Oberste Linie Pegel 0 dBm. Mittlerer Peak ist die DC Center Frequenz. Eine Division sind 2 MHz bzw. 10 dB vertikal. Dynamikumfang des Analyzers etwa 65 dB

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Messung 7 - Analyzer eingestellt wie unter Nr.6. Der Verstärker ist nun angeschlossen am Eingang des Analyzer. Der Eingang des Verstärkers ist mit 50 Ohm kurzgeschlossen.

Messung 8 - Verstärker ist mit 2,2 MOhm abgeschlossen. Ein Rausch Feuerwerk. Die verzugsfrei fotografierten Linien am Rand, die Vorzüge eines echten Makro Objektives.

Messung 8 - Eingang 2,2 Mohm. Am Analyzer wurde die Mitten Frequenz auf die linke Seite geschoben. Auflösung reduziert auf 1 MHz/DIV. Bei hohen Frequenzen begrenzt die Bandbreite des Verstärker das Rauschen.

"Ein guter Verstärker ist eine Aufgabe, die niemals zu Ende geht".

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