1Hz到不低于100MHz高阻输入频率计前置放大器
本帖最后由 翌阳 于 2020-7-24 12:18 编辑前段时间研究DIY频率计，为前置放大器发愁好一段时间。甚至为了实验一个现成的电路花费些小钱买二手拆机的2SK241管子。不过这管子确实不错，100M频率也算可用了。但再高就不行了。最大问题是高频下输入阻抗太低，MOSFET应该输入阻抗很高了，但它有不小的输入电容，资料上没有栅源电容，反馈电容到是很小。实测输入端无法串1M电阻，串100K电阻频率还算可以，但也加了个加速电容才好。频率计的输入阻抗低了会影响被测电路啊。
近来又自行研究了个电路，因为放大不是问题，一级三极管放大足够了，而主要问题是输入阻抗，还要是高频的输入阻抗，那就是要想办法消除输入电容的影响。对于三极管来说，基极集电极电容影响最大，MOSFET是栅漏电容。于是想用射随器来提高输入阻抗，用神奇的自举消除偏置电阻和极间电容带来的影响。经过仿真和试验，下面的电路出来了。实际测试，100MHz频率没问题，再高，我没设备了，看样子能至少高一倍以上。分频器MB501还没到货，前段时间买的MB506自激，没法用。再有就是手里也没有高频信号源。电路公开，有条件的朋友可以试验一下，它最高可以到什么频率上，能不能上1G？再高，但R25管子的Ft是6G。
输入阻抗应该是数十兆，有条件的朋友也可以测量一下。
需要说明的是，这东西要装屏蔽盒，否则空间干扰就有很多信号进来。开始还以为失败了呢，后来装个屏蔽盒就好了。
都是用的贴片件，输入的1M电阻要注意用长点的，要不250V耐压是个问题，还有输入电容也要耐压足够。
把输入线放在10M有源晶体输出端附近都可以无接触测量出信号来。不是灵敏度够高，而是输入阻抗非常高。 R25 是 2SC3356 ?
做天线放大器怎么样？ 楼主确信这个电路能够工作？
频率计的输入电路的确是一大难题。
我也试过好多电路，都不太理想。
有空了也想试一下版主的这个电路。 2SC3356 的 fT
在最大 fT=7GHz 处，电流 20mA, 共射输入电阻（hFE按200算）260欧，输入电容 17pF.
电流减小到 5mA, fT=4GHz, 共射输入电阻 1k欧，输入电容 7.5pF.
不能认为是 2sk241 的输入电容大来背锅。
2sk241的共源输入电容只有 3pF
想让探头不影响被测电路，放大电路需要放在探头前面，然后用同轴电缆把信号馈送到仪器。串那个1M电阻是为了保护的吧？但是这样输入节点(Q1 基极)处于高阻抗状态，容易受干扰。 本帖最后由 longshort 于 2020-7-24 16:07 编辑
我觉得不必太过考虑输入阻抗的问题，可以利用CMOS反相器自身的高输入阻抗优点，将其组合成高速施密特触发器，一样可以获得不错的结果。
这是我的频率计所使用的输入信号处理电路：
其中R13、R14两个电阻将前后两个反相器接成施密特触发器，C12是加速电容器。R15、R16、D1、D2组成了输入保护电路。图下面的表中给出了适合特定频率范围的元件数值。
74A/HC00的四个反相器接法：
图下的公式大体上给出了适用范围的依据。要应用到更高的频率，可以选择速度更快的数字电路，反相器的接法是一样的。
longshort 发表于 2020-7-24 15:48
我觉得不必太过考虑输入阻抗的问题，可以利用CMOS反相器自身的高输入阻抗优点，将其组合成高速施密特触发器 ...
较低频率下可用，效果也不错。高频下CMOS反相器就不行了，输入电容太大。 cruelfox 发表于 2020-7-24 15:28
2SC3356 的 fT
在最大 fT=7GHz 处，电流 20mA, 共射输入电阻（hFE按200算）260欧，输入电容 17pF.
确实如此，共集的情况下，BE电容影响很小，而BC电容影响就比较大了，这电路用自举把它的影响减少了很多。经过射随器之后，阻抗大降，输入电容就不是个事儿了。
2SK241的FT好象只有500M。更重要的是它共源电路不好设计，最重要的是这东西比较贵，不容易买到，甚至据说还有假的。R25与之相比极廉价。
其实此电路已经算足够用了，后级的74HC电路最高也只到68MHz（实测），而它可以轻松放大100M的信号（用新买的100M示波器测量的，还用R25搭个振荡电路当信号源）。
需要更高频率的用MB501SL，接共集的射极输出处，MB501内部有放大电路，50mV的灵敏度。这个还没有试验过，等器件到了再说了。
这个电路也可以做得很小，放在探头处，后级的共射放大去掉，只要前两级的共集电路，然后就是信号电缆了。
其实用2SK241也可以达到要求，就是这个电路：
原来就用它，可以测得70M的频率（74HC的极限了，不稳定，显示数值偏低，68M是稳定的，显示数值准确）。
作为测量仪表的输入级，其要求与可能被测点（电平、阻抗）和对被测电路的影响等有关。若是被测点的阻抗比较低（带负载能力比较强），则输入阻抗就不必要求过高。反之，为了减少测试时对被测电路的影响，则要求测量仪表的输入级输入阻抗足够高。若是直接测量振荡级，则还要求其等效的输入（并联）电容足够小。特别是频率比较高时，还需将这级高阻抗输入级移至最前端的探头上（因为频率比较高时，测量电缆的分布电容影响也显著）。 作为高输入阻抗的输入级，除了应用“自举”去减少偏置电路对信号的分流外，还要注意射极跟随器的电压传输系数影响，如果电压传输系数不够高会影响“自举”的效果。 qzlbwang 发表于 2020-7-24 18:51
作为高输入阻抗的输入级，除了应用“自举”去减少偏置电路对信号的分流外，还要注意射极跟随器的电压传输系 ...
Q大的静电堡垒呢~ 翌阳 发表于 2020-7-24 18:26
较低频率下可用，效果也不错。高频下CMOS反相器就不行了，输入电容太大。
一根一米长的50-2电缆，其所具有的分布电容量是CMOS输入端电容的至少20倍。
HC的输入电容是3.5pF，而ALVC的输入电容是5pF，MB501也是这个水平。事实上高频能力是靠适当降低供电电压和信号摆幅来提供的，输入电容反而不重要。
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