Полевой транзистор двухзатворный – Двухзатворный полевой транзистор n-типа BF964

Двухзатворные полевые транзисторы в смесителе приёмника прямого преобразования

Р/л технология

Главная  Радиолюбителю  Р/л технология


Входе проведения экспериментов со смесителями на полевых транзисторах КП305 большинство из них вышли из строя по причине их высокой чувствительности к статическому электричеству. Поэтому было решено провести эксперименты со смесителями на двухзатворных полевых транзисторах BF960, BF961, BF964S зарубежного
производства и отечественных КП327А. Особенность этих транзисторов — наличие в цепях затворов встроенных защитных диодов, поэтому они устойчивы к статическому электричеству.

Схема смесителя диапазона 80 метров на одном транзисторе показана на рис. 1. Здесь гетеродин работает на частоте, вдвое меньшей принимаемой. Это позволило существенно ослабить излучение сигнала гетеродина (до 80 дБ) и практически избавиться от фона переменного тока, обусловленного таким излучением. Без УВЧ чувствительность приёмника с таким смесителем может достигать 0,3 мкВ. Динамический диапазон приёмника — около 100 дБ. Мощность сигнала гетеродина при этом невелика, смеситель начинает работать при напряжении сигнала гетеродина 0,3 В.

Рис. 1. Схема смесителя диапазона 80 метров на одном транзисторе

Сигналы диапазона 80 метров выделяет двухконтурный фильтр L1C2L2C3. Так как межэлектродные ёмкости транзистора малы, оказалось возможным его непосредственное подключение ко второму контуру. Сток и исток можно поменять местами, без заметного ухудшения качества приёма.

В этом смесителе можно применить любой из перечисленных выше полевых транзисторов. Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе К10х6х4 из феррита 400НМ втрое сложенным проводом ПЭЛ 0,2, число витков — от 12 до 18. Катушки L1 и L2 намотаны виток к витку проводом ПЭЛ 0,2 на общем каркасе диаметром 5 мм и содержат по 42 витка. Расстояние между катушками — 4 мм, каждую подстраивают «своим» подстроечником.

Применив в смесителе простые фазовращатели на RC-элементах [1] и хороший ЗЧ-фильтр, можно сделать SSB-приёмник прямого преобразования с подавлением ненужной боковой полосы. Схема такого смесителя показана на рис. 2. И хотя подавление ненужной боковой полосы не столь велико, как в приёмнике трансивера прямого преобразования «Пилигрим» [2], здесь сохранено основное достоинство таких приёмников — простота и малое число элементов. ВЧ-фазовращатель собран на элементах R1 и C1, а НЧ-фазовращатель — на элементах R2, R3, C4, C5 и Т3. Их совместная работа обеспечивает подавление ненужной боковой полосы от 10 до 40 дБ.

Рис. 2. Схема смесителя с фазовращателем на RC-элементах и ЗЧ-фильтром

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе К10х6х4 из феррита 400НМ вдвое сложенным проводом ПЭЛ 0,2, число витков — 20. Конструкция трансформатора Т2 аналогична конструкции трансформатора Т1 в предыдущем смесителе. В качестве трансформатора Т3 использован выходной трансформатор (первичная обмотка) от УЗЧ карманного приёмника. Его можно намотать на магнитопроводе К16х8х4 из феррита 2000НН. Обмотка содержит 500 витков вдвое сложенного провода ПЭЛ 0,1. Так как избирательность приёмника прямого преобразования зависит в основном от качества фильтра ЗЧ, не стоит на нём экономить.

Собрав предложенные смесители, вы будете приятно удивлены громкостью и качеством приёма. Диодные смесители здесь просто «отдыхают». За месяц наблюдений на диапазоне 80 метров на приёмники прямого преобразования с описанными выше смесителями и без УВЧ, с антенной «наклонный луч» длиной 20 м были приняты радиолюбительские радиостанции всех районов, за исключением 7-го и 0-го.

Предложенные смесители обратимы и могут быть использованы для формирования сигнала на передачу, необходимо лишь подобрать уровни сигналов ЗЧ и ВЧ.

Литература

1. Поляков В. Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. — М.: Патриот, 1990.

2. ПИЛИГРИМ трансивер прямого преобразования. — URL: http://www.cqham.ru/ forum/showthread.php?4635 (14.03.18).

Автор: Александр Федотов (RV6AT, ex UA6AHX), г. Темрюк Краснодарского края

Дата публикации: 22.06.2018

Мнения читателей
  • Владимир / 04.09.2018 — 05:54
    Прекрасная идея.НО вызывает сомнение динамический диапазон в 100дб. Как у этого смесителя обстоят дела с прямым детекированием АМ сигнала? Кстати. думаю , что такой смеситель можно использовать и супергетеродинах……..
  • Эдуард / 27.08.2018 — 10:33
    Автор прямо прочитал мои мысли! Я тоже думал об аналогичном включении двухзатворого полевика в смесителе. Обязательно использую такое решение в приёмнике на 10 метров! Спасибо, Александр и 73! Эдуард ex UA0IBF

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Простые супергетеродинные приемники на двухзатворных полевых транзисторах. Часть 1

 Современные двухзатворные полевые транзисторы (ДПТ), например импортные серий BF9xx, доступны и дешевы, имеют малые шумы и большую крутизну,  относительно малый разброс параметров и при этом хорошо защищены от статики. Смесители на ДПТ получаются исключительно простые и эффективные, типовая схема включения показана на рис.1.

Напряжение сигнала подается на первый затвор, а напряжение гетеродина плавного диапазона (ГПД)  – на второй. Максимальный динамический диапазон (по интермодуляции — порядка 70дБ, по блокированию – более 90дБ) получается при близком к нулю напряжении смещения на затворах. Высокое выходное сопротивление (порядка 10-20кОм)  очень хорошо согласуются с широко распространенными магнитострикционными ЭМФ на частоты порядка 500 кГц, а малый ток стока (порядка 1-1,5мА) позволяет применить непосредственное включение обмотки возбуждения ЭМФ. При этом довольно большая крутизна преобразования (примерно 1,5…2мА/В) позволяет получить высокую чувствительность даже без УПЧ.  Высокое входное сопротивление по обоим входам также существенно упрощает сопряжение с преселектором и ГПД.

На  основе этих смесителей, используя завалявшийся в тумбочке маловостребованный дисковый электромеханический фильтр (ЭМФ) на 500кгц со средней полосой пропускания, за пару часов неспешной, в удовольствие, работы с паяльником автором был сделан очень простой как по схеме, так и наладке, достаточно чувствительный и помехоустойчивый  супергетеродин. Приятно отметить, что и в наши дни создание простых радиоприемников для наблюдений за любительскими станциями привлекательно для многих радиолюбителей, о чем свидетельствует  большой интерес, проявленный коллегами в процессе обсуждения на форуме [1]. Это и побудило меня разработать на одной и той же основе несколько вариантов КВ приемников, чтобы показать насколько простыми могут быть схемные решения при использовании ДПТ.

           Приемник наблюдателя с ЭМФ на 80м.

Это самый простой (базовый) однодиапазонный вариант супергетеродинного приемника. Его принципиальная схема представлена на рис.2.

Входной сигнал любительского диапазона 80 м (полоса частот 3,5…3,8 МГц) величиной не менее 1 мкВ поступает  на регулируемый аттенюатор 0R1, выполненный на сдвоенном потенциометре. По сравнению с одиночным потенциометром подобное решение обеспечивает бОльшую глубину регулировки  ослабления ( более 60дБ) во всем КВ диапазоне, что позволяет обеспечить оптимальную работу приемника практически с любой антенной. Далее сигнал  поступает на входной двухконтурный диапазонный полосовой фильтр (ДПФ), образованный катушками индуктивности LI, L2 и конденсаторами С2, С3, С5, С6 с внешнеемкостной связью через конденсатор С4. Показанное на схеме подключение к первому контуру через емкостной делитель С2С3 рекомендуется для низкоомной антенны (четвертьволновый “луч” длиной около 20 м, диполь или “дельта” с фидером из коаксиального кабеля).  Для  высокоомной антенны в виде отрезка провода длиной значительно меньше четверти длины волны выход аттенюатора 0R1 подключают к выводу платы Х1, соединенному с первым контуром (L1С2C3) входного фильтра через конденсатор С1. Способ подключения каждой антенны подбирают экспериментально по максимальной громкости и качеству приема.

Схема этого двухконтурного ПДФ оптимизирована под сопротивление антенны 50 ом и сопротивление нагрузки (R4) 200ом, При этом его коэффициент передачи за счет трансформации сопротивлений составляет примерно +3дБ, что обеспечивает  реализацию высокой чувствительности – не хуже 1 мкВ. В виду того, что с приемником может  применяться антенна любой, случайной длины, да и при регулировке аттенюатором сопротивление источника сигнала на входе ПДФ может меняться в широком диапазоне, чтобы получить в таких условиях достаточно стабильную АЧХ, по входу ПДФ установлен согласующий резистор R1. В качестве катушек применены готовые  малогабаритные дроссели стандартных номиналов, которые дешевы, уже широко доступны и, главное, можно отказаться от столь нелюбимых многими начинающими радиолюбителями самодельных катушек.

Выделенный ДПФ сигнал величиной не менее 1,4 мкВ подается на первый затвор полевого транзистора VT1. На второй его затвор поступает через конденсатор С7 напряжение гетеродина величиной порядка 1…3 Вэфф. Сигнал промежуточной частоты (500 кГц), являющийся разностью частот гетеродина и сигнала, величиной порядка 25…35 мкВ выделяется в цепи стока смесителя контуром, образованным индуктивностью обмотки ЭМФ Z1 и конденсаторами С12С15. Развязывающие цепочки R11C11 и R21C21 защищают общую цепь питания смесителей от попадания в нее сигналов гетеродина, промежуточной  и звуковой частоты.

Первый гетеродин приемника выполнен по схеме емкостной трехточки (вариант Клаппа) на транзисторе VT2. Контур гетеродина составлен из катушки индуктивности L3 и конденсатора С8,С9,С10. Частоту гетеродина можно перестраивать (с некоторым запасом по краям) в диапазоне 4000-4300 кГц конденсатором переменной емкости (КПЕ) 0С1. Резисторы R2,R5 и R7 определяют и жестко задают (за счет глубокой ООС) режим работы транзистора по постоянному току, чем и обеспечивается высокая стабильность частоты. Резистор R6 улучшает спектральную чистоту (форму) сигнала. Питание обоих гетеродинов +6в стабилизировано интегральным стабилизатором DA1. Цепочки R10C14С16 и R12C17 защищают общую цепь питания обоих гетеродинов и развязывают их друг от друга.

Основную селекцию сигналов в приемнике выполняет ЭМФ Z1 с полосой пропускания 2,75 кГц со средней полосой пропускания. В зависимости от типа примененного ЭМФ селективность по соседнему каналу (при расстройке на 3 кГц выше или ниже полосы пропускания) достигает 60…70дБ. С его выходной обмотки, настроенной конденсаторами С19, С22 в резонанс на промежуточную частоту, сигнал поступает на детектор, который выполнен по схеме, аналогичной первому смесителю, на полевом транзисторе VT4. Его высокое входное сопротивление позволило получить минимально возможное затухание сигнала в ЭМФ основной селекции (порядка 10-12дБ), поэтому на первом затворе величина сигнала составляет не менее 8…10 мкВ.

Второй гетеродин приемника выполнен на транзисторе VT3 почти по такой же схеме, что и первый, только вместо индуктивности применен керамический резонатор ZQ1. В этой схеме генерация колебаний возможна только при индуктивном сопротивлении цепи резонатора, т.е. частота колебаний находится между частотами последовательного и параллельного резонансов.  Нередко в подобных приемниках во втором гетеродине используют довольно дефицитный комплект —  кварцевый резонатор на 500 кГц и ЭМФ с верхней полосой пропускания. Это удобно, но заметно удорожает приемник. В нашем приемнике в качестве частотозадающего элемента применен широко распространенный керамический резонатор на 500кГц от пультов ДУ, имеющий достаточно  широкий межрезонансный интервал ( не менее 12-15кГц). Подстройкой емкости конденсаторов С23,С24 второй гетеродин легко «тягается» по частоте в диапазоне, как минимум 493-503 кГц  и, как показал опыт, при исключении прямых температурных воздействий  обеспечивает достаточную для практики стабильность частоты. Благодаря этому свойству, для нашего приемника подходит практически любой ЭМФ со средней частотой около 500 кГц и полосой пропускания 2,1…3,1 кГц[2]. Это может быть, скажем, ЭМФ-11Д-500-3,0В или ЭМФДП-500Н-3,1 или ФЭМ-036-500-2,75С, использованный автором, с буквенными индексами В, Н, С. Буквенный индекс указывает, какую боковую полосу относительно несущей выделяет данный фильтр — верхнюю (В) или нижнюю (Н), или же частота 500 кГц приходится на середину (С) полосы пропускания фильтра. В нашем приемнике это не имеет значения, поскольку при налаживании частоту второго гетеродина устанавливают на 300 Гц ниже полосы пропускания фильтра, и в любом случае будет выделяться верхняя боковая полоса. Требуемую частоту второго гетеродина для конкретного ЭМФ с полосой пропускания П (кГц) можно определить по простейшим формулам

– для ЭМФ с верхней полосой F=500кГц,

— со средней полосой F(кГц)=499,7 — П/2,

— с нижней полосой F(кГц)=499,4 — П.

Напряжение сигнала второго гетеродина частотой около 500 кГц (в авторском экземпляре 498,33 кГц) и величиной порядка 1,5…3 Вэфф  поступает на второй затвор VT4 и в результате преобразования спектр однополосного сигнала переносится с ПЧ в область звуковых частот. Коэффициент преобразования (усиления) детектора примерно 4.

Выделенный вторым смесителем на резисторе R17 сигнал звуковой частоты величиной порядка  30-40 мкВ проходит через трехзвенный ФНЧ с частотой среза примерно 3кГц, образованный цепью С26,R19,С27,R20,С29. Очищенный от паразитных продуктов преобразования  и остатков сигнала второго гетеродина сигнал поступает через разделительный конденсатор С28 на вход УЗЧ (вывод 3 DA2), сделанный на основе популярной LM386N-1[3]. Для получения требуемой чувствительности и обеспечения эффективной работы АРУ, коэффициент усиления УЗЧ повышен до 500 благодаря включению цепи R22,С30 в цепи ООС. Нагрузка УЗЧ  — регулятор громкости подключается через дополнительный однозвенный ФНЧ (R25,С37) с частотой среза примерно 3кГц, дополнительно снижающий внеполосные шумы, что заметно повышает комфортность прослушивания эфира на современные широкополосные малогабаритные динамики или низкоомные телефоны, например компьютерные мультимедийные.

Усиленный УЗЧ сигнал детектируется диодами VD1,VD2 , и управляющее напряжение АРУ поступает в цепь затвора регулирующего VT5.

Как только величина регулирующего напряжение превысит пороговое (примерно 1В), транзистор открывается и образованный им совместно с резистором R20 делитель напряжения  за счет отличных пороговых свойств такого регулятора весьма эффективно стабилизирует выходной сигнал звуковой частоты на уровне примерно 0,65-0,7 Вэфф, что соответствует максимальной выходной мощности примерно 60 мВт, а на 16омном – 30 мВт и приемник будет достаточно экономичным. При такой мощности современные импортные динамики с высоких КПД  способны озвучить трехкомнатную квартиру, а вот для некоторых отечественных динамиков может показаться маловато, тогда можно повысить в 2 раза порог АРУ, установив в качестве VD1,VD2 красные светодиоды, при этом питание УНЧ нужно будет поднять до 12 В.
В режиме покоя или при работе на высокоомные головные телефоны приемник довольно экономичен — потребляет порядка 12 мА. При максимальной громкости звучания подключенной к его выходу динамической головки сопротивлением 8ом потребляемый ток может достигать 45 мА,      Блок питания годится любой промышленного изготовления или самодельный, обеспечивающий стабилизированное напряжение +9…12 В при токе не менее 50 мА.

Для автономного питания удобно применять  батарейки, размещенные в специальном контейнере или аккумуляторы. Например, аккумулятора на 8,4 В размером с «Крону» и емкостью 200мА/час хватает более чем на 3 часа прослушивания эфира на динамик  при средней громкости, а при применении высокоомных телефонов – более 10 часов.

Все детали приемника, кроме разъемов, переменных резисторов и КПЕ, смонтированы на плате  из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 45х160мм. Чертеж платы со стороны печатных проводников приведен на рис. 3,

а расположение деталей – на рис.4.

Скачать чертёж печатной платы в формате lay.

Транзисторы VT1,VT4 могут быть любой из серий BF961, BF964, BF980, BF981 или отечественные  КП327. Для некоторых из этих транзисторов может потребоваться подбор истоковых резисторов до получения тока стока 1…2 мА.

Для гетеродинов подойдут импортные общецелевые транзисторы n-p-n типа 2SC1815, 2N2222 или отечественные КТ312, КТ3102, КТ306, КТ316 с любыми буквенными индексами. Полевой транзистор VT1 2N7000 может быть  заменен аналогами BS170, BSN254, ZVN2120a, КП501а. Диоды VD1,VD2 1N4148 можно заменить на любые кремниевые КД503, КД509, КД521, КД522.

Постоянные резисторы — любого типа мощностью рассеивания 0,125 или 0,25 Вт. Детали, устанавливаемые навесным монтажом на шасси (см. рис.8), могут быть любого типа. Потенциометры 0R1 – сдвоенный, может иметь сопротивление 1-3,3кОм, 0R2 – 47-500 Ом. Конденсатор настройки 0С1 — желательно малогабаритный с воздушным диэлектриком с максимальной емкостью не менее 240пФ.  При отсутствии такого конденсатора можно использовать малогабаритный КПЕ транзисторного радиовещательного приемника. Конечно, конденсатор настройки полезно было бы оснастить простейшим верньером с замедлением 1:3… 1:10.

Керамические контурные конденсаторы малогабаритные керамические термостабильные (с малым температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) — групп ПЗЗ, М47 или М75) КД, КТ, КМ, КЛГ, КЛС, К10-7 или аналогичные импортные (дисковые оранжевые с черной точкой или многослойные с нулевым ТКЕ — МР0). Триммеры CVN6 фирмы BARONS или аналогичные малогабаритные. С26, С29 желательно термостабильные пленочные, металлопленочные например серий МКТ, МКР и аналогичные. Остальные керамические блокировочные и электролитические – любого типа импортные малогабаритные.

Для намотки гетеродинной катушки L3 использован готовый каркас с ферритовым подстроечником 600НН и экраном от стандартных контуров ПЧ 465 отечественных транзисторных радиоприемников (в частности, от радиоприемника “Альпинист”), для которого формула расчета количества витков для получения требуемой индуктивности равно W=11*SQRT(L[мкГн]), в нашем случае для получения 8,2мкГц требуется 31 виток провода диаметром 0,17-0,27мм.

После намотки катушки равномерно в 3х секциях  внутрь каркаса ввинчивают подстроечник, и затем эта конструкция заключается в алюминиевый экран, при этом штатный цилиндрический магнитопровод не используют.

Вообще, в качестве каркаса самодельных катушек любые доступные радиолюбителю, разумеется с соответствующей корректировкой печатных проводников:

— очень удобны и термостабильны  импортные от контуров ПЧ 455кГц, подобные примененному в [3], подстроечником которого служит ферритовый горшок, имеющий резьбу на наружной поверхности и шлиц под отвертку, количество витков для получения требуемой индуктивности равно W=6*SQRT(L[мкГн]), в этом случае для получения 8,2мкГц требуется 17 витков провода диаметром 0,17-0,27мм.

— для популярных броневых сердечников типа СБ12а формула расчета количества витков для получения требуемой индуктивности равно W=6,7*SQRT(L[мкГн]), в этом случае для получения 8,2мкГц требуется 19 витков провода диаметром 0,17-0,27мм.

— если использованы готовые каркасы диаметром 7,5мм с подстроечниками СЦР и экранами от контуров ПЧ блоков цветности телеприемников, то при длине намотки 8мм (при малом числе витков намотку ведем виток к витку, а при большом числе витков —  в навал) формула расчета количества витков для получения требуемой индуктивности равно W=14*SQRT(L[мкГн]), в этом случае для получения 8,2мкГц требуется 40 витков провода диаметром 0,17-0,27мм.

Как уже отмечалось выше, в ПДФ в качестве катушек индуктивности применены стандартные импортные малогабаритные дроссели типа ЕС24 и аналогичные.  Разумеется, если приобрести  готовые дроссели требуемой индуктивности проблематично,  можно применить и в ПДФ самодельные катушки, рассчитав число витков по приведенным выше формулам. И наоборот, если возникнут трудности с намоткой самодельных катушек, в качестве L3 также можно применить готовый импортный дроссель 8,2мкГ.  Наш коллега Г.Глухов (RU3DBT) при изготовлении этого приемника пошел таким путем (рис.5) и отмечает вполне удовлетворительную стабильность частоты ГПД[1].

В качестве дросселя L4 годится  любой готовый индуктивностью в пределах 70-200мкГн, но можно применить и самодельный, намотав на ферритовом колечке диаметром 7-10мм проницаемостью 600-2000  20-30 витков (большее число витков соответствует меньшим значения диаметра и/или проницаемости).

Налаживание. Правильно смонтированный приемник с исправными деталями начинает работать, как правило, при первом же включении. Тем не менее, полезно провести все операции по наладке приемника в последовательности, изложенной ниже. Все регуляторы надо поставить в положение максимального сигнала, а сердечники катушек в L7, L8 в среднее положение. Сначала с помощью мультиметра, включенного в разрыв питания, проверяем, что потребляемый ток не превышает 12-15мА, в динамике должен прослушиваться  собственные шумы приемника. Далее, переключив мультиметр в режим измерения постоянного напряжения, измеряем напряжения на всех выводах микросхем DА1, DA2 – они должны соответствовать приведенным в таблице 1

 

Таблица 1

выводНапряжение,В№вывода DA1Напряжение,В
Исток VT10.2516,0
Сток VT18,139,0
Исток VT40.25№вывода DA2Напряжение,В
Сток VT46,111,29
Эм. VT22.130
Кол. VT25,554,43
Эм. VT32,168,90

Проведем простейшую проверку общей работоспособности основных узлов.

При исправном УНЧ прикосновение руки к выводу 3 DA2 должно вызывать появление в динамике громкого, рычащего звука. Прикосновение руки к общей точке соединения С27R19R20 должно привести к появлению такого же по тембру звука, но заметно меньшей громкости – это включилась в работу АРУ.    Проверяем токи стоков ДПТ по падению напряжения на истоковых резисторах R9 и R16, если оно превышает 0,44 В, т.е.  ток стока ДПТ превышает 2мА, нужно увеличивая сопротивление истоковых резисторов  добиться уменьшения тока до уровня порядка 1-1,5мА.

Для установки расчетной частоты второго гетеродина снимаем технологическую перемычку (джампер) J2  и вместо нее к этому разъему подключаем частотомер. При этом VT4 выполняет функцию развязывающего (буферного) усилителя сигнала второго гетеродина, что практически полностью устраняет влияние частотомера на точность установки частоты. Это удобно не только на этапе налаживания, но в дальнейшем, в процессе эксплуатации, позволит проводить оперативный контроль, а при необходимости и подстройку, частот гетеродинов без полной разборки приемника. Требуемой частоты добиваемся подбором  С24 (грубо) и подстройкой триммера С23(точно). Возвращаем на место перемычку (джемпер) J2 и аналогично, подключив частотомер вместо технологической перемычки (джампера) J1 проводим проверку, а при необходимости и укладку (подстройкой индуктивности L3), диапазона перестройки ГПД, который должен быть не уже 3980-4320 кГц. Если диапазон перестройки ГПД окажется излишне широк, что вполне вероятно при использовании КПЕ с большей максимальной емкостью, последовательно с ним можно включить дополнительный растягивающий конденсатор, требуемую емкость которого надо будет подобрать самостоятельно.

Для настройки в резонанс входной и выходной обмоток возбуждения ЭМФ подают (через конденсатор емкостью 20…100 пФ) с ГСС на первый затвор транзистора VT1 немодулированный сигнал частотой, соответствующую середине полосы пропускания ЭМФ (в авторском варианте — 500 кГц) и подбором величины конденсаторов С12, С22 (грубо) и точной подстройкой триммерами С15, С19 по максимуму выходного сигнала. При этом, во избежание срабатывания АРУ, уровень сигнала ГСС поддерживают таким, чтобы сигнал на выходе УНЧ не превышал 0,4Вэфф. Как правило, для ЭМФ неизвестного происхождения  неизвестна даже ориентировочная величина резонансной емкости, а она,  в зависимости от  типа ЭМФ, может быть в пределах от 62 до 150пФ. Можно существенно облегчить настройку, если предварительно измерить индуктивность  обеих катушек ЭМФ, например, посредством простой приставки [4].

Тогда резонансную емкость для каждой катушки (а индуктивность их отнюдь не одинакова, разница может достигать 10%, так в моем экземпляре ЭМФ индуктивность составила  840 и 897мкГн) легко определим по формуле

С[пФ]=101320/L[мкГн].

Если  значения контурных элементов ПДФ соответствуют указанным на схеме с точностью не хуже +-5%, дополнительной настройки не требуется. При самодельных катушках  настройку ПДФ можно сделать по стандартной методике с использованием ГСС.

Для нормальной работы приемника на диапазоне 80м желательно подключить наружную антенну длиной не менее10-15м. при питании приемника от батарей полезно подключить заземление или провод противовес такой же длины.

Хорошие результаты дает использование в качестве заземления металлических труб водоснабжения, отопления или арматуры балконного ограждения в панельных железобетонных зданиях.

Обсуждение статьи, вопросы и комментарии можно сделать на форуме

Литература.

  1. Форум «Простой приемник наблюдателя с ЭМФ» http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=16795
  2. Шульгин К. Основные параметры дисковых ЭМФ на частоту 500кгц. — Радио, 2002, №5, с.59-61.
  3. Беленецкий С. Двухдиапазонный КВ приемник «Малыш». — Радио, 2008, №4, с.51, №5, с.72.
  4. Беленецкий С. Приставка для измерения индуктивности в практике радиолюбителя. — Радио, 2005, №5, с.26—28.

Сергей Беленецкий (US5MSQ)                                                   г.Луганск, Украина

Многие коллеги уже изготовили однодиапазонный вариант, некоторые из низ даже выложили своеобразные видеоотчеты о работе приемника на youtube:

 

Продолжение во второй части

us5msq.com.ua

Простые супергетеродинные приемники на двухзатворных полевых транзисторах. Часть 2

На основе схемы, рассмотренной в первой части статьи (рис.2), изменяя параметры только входных и гетеродинных контуров можно создавать самые разные варианты любительских приемников на НЧ диапазоны.

Двухдиапазонный приемник на 80 и 160м

Фрагмент принципиальной схемы ВЧ блока двухдиапазонного варианта приемника на 80 и 160м приведена на рис.5. Не показанная часть схемы полностью соответствует базовому варианту (см. рис.2), для облечения чтения нумерация совпадающих элементов сохранена, вновь введенные ее продолжают.

В показанном на схеме положении переключателя SA1 включен диапазон 160м.  Двухконтурный ПДФ L1C1C2C3L2C4C5С6 аналогичен по структуре  примененному в базовом варианте и имеет полосу пропускания не уже 1,8-2Мгц. Внешняя антенна  подключаются аналогично базовому варианту.  Для перехода на 80м диапазон замыкаются контакты переключателя SA1 и параллельно катушкам L1,L2 величиной 22мкГн подключаются  катушки L5,L6 величиной 8,2мкГн, в результате полоса пропускания ПДФ смещается точно на частоты диапазона 80м – 3,5-3,8МГц.  Контур ГПД на 160м диапазоне состоит из катушки L3, КПЕ С38 и растягивающих конденсаторов  С40,С8,С9, и С10, величина последних выбрана из расчета обеспечить  с достаточным запасом диапазон перестройки 2,28-2,52Мгц. При включении 80м диапазона параллельно L3 подключаются катушка L7 и конденсатор С41, в результате диапазон перестройки ГПД смещается к требуемому 3,98-4,32Мгц, с некоторым запасом. Немного расширенный диапазон перестройки ГПД  позволил отказаться от операции их точной укладки.

Для улучшения повторяемости было решено полностью отказаться от самодельных катушек и выполнить ВЧ  цепи на  малогабаритных аксиальных дросселях стандартных номиналов (типа ЕС24 и т.п.). Благодаря дополнительно проведенной  оптимизации значений контурных элементов под стандартный номинальный ряд удалось упростить не только схему, но и настройку. В результате при установке исправных деталей указанных на схеме номиналов ВЧ блок практически не требует настройки, достаточно только подстроить триммеры С39 и С42 по максимуму сигнала на середине 160м диапазона.

Разумеетмя, что при отсутствии готовых дросселей можно применить самодельные катушки, самостоятельно рассчитав требуемое кол-во витков, например по методике, приведенной в первой части статьи. При этом схему можно еще более упростить, отказавшись от триммеров, а настройку ВЧ блока провести по стандартной или упрощенной методике, приведенной ниже.

Трехдиапазонный приемник на 20,40 и 80м

Этот приемник  немного сложнее, но и совершеннее предыдущих.
Его принципиальная схема приведена на рис.6. Сигнал с антенного разъема подается на

регулируемый аттенюатор, выполненный на сдвоенном потенциометре R25 и далее через катушку связи L1 поступает на двухконтурный полосовой диапазонный  фильтр (ПДФ) L2C5С11, L3C17С21 с емкостной связью через конденсатор С10. Переключение диапазонов производится трехпозиционным переключателем. В положении контактов, показанном на схеме включен диапазон 14МГц.  При переключении на 7МГц к контурам подключаются дополнительные контурные конденсаторы С4,С9 и С16,С20, смещающие  резонансные частоты контуров на середину рабочего диапазона и дополнительный конденсатор связи С15. При переключении на диапазон 3,5МГц  к контурам ПДФ подключаются соответственно конденсаторы С8,С14 и С13. Для расширения полосы на 80м диапазоне введены резисторы R1,R2. Этот трехдиапазонный ПДФ рассчитан на применение большой, полноразмерной антенны и сделан по упрощенной схеме всего на двух катушках, что оказалось возможным благодаря нескольким особенностям — верхние диапазоны, где требуется бОльшие чувствительность и селективность — узкие (меньше 3%), нижний 80м, где очень высок уровень помех и вполне достаточно чувствительности порядка 3-5мкВ — широкий (9%). Примененная схема имеет самый большой коэф.передачи по напряжению на 14Мгц с почти пропорциональным частоте снижением в сторону 3,5Мгц, причем  избирательность по зеркальному каналу при ПЧ 500кГц даже на 14Мгц будет порядка 30дБ — вполне приличное значение, учитывая, что в полосе 13-13,35Мгц нет мощных вещательных станций.

Приемник работает очень чисто, даже без аттенюатора без заметных на слух перегрузок держит сигнал – уровнем как минимум до S9+40дБ. Чувствительность при с/шум=10дБ не хуже 3мкВ (80м) и 1мкв (40 и 20м). Ток потребления в покое — порядка 20мА и не более 50мА при максимальной громкости на динамик 8 Ом.
Гетеродин выполнен по схеме индуктивной трехточки ( схема Хартли) на полевом транзисторе VT3. Контур гетеродина содержит катушку L5 и конденсаторы С18,С19. Конденсатором переменной емкости (КПЕ) С51 частота генерации перестраивается в пределах 13,48-13,87МГц. При переключении на 7МГц к контуру параллельно С18 и С19 подключаются дополнительные растягивающие конденсаторы С6 и С7,С12, смещающие  диапазон перестройки частоты до 7,48-7,72МГц. При переключении на диапазон 3,5МГц  подключаются соответственно конденсаторы С1  и С2С3, а диапазон перестройки ГПД равен 3,98-4,32МГц. Связь контура с цепью затвора  VT3 осуществляется посредством конденсатора С22, на котором, благодаря  выпрямляющему действию p-n перехода диода VD1, образуется отрицательное напряжение автосмещения, достаточно жестко стабилизирующее амплитуду колебаний в широком диапазоне частот. Так, например, при возрастании амплитуды колебаний  запирающее выпрямленное напряжение также увеличивается и усиление транзистора падает, уменьшая коэффициент положительной обратной связи (ПОС). Собственно, ПОС получается при протекании тока  транзистора по части витков катушки L5. Отвод к истоку сделан от 1/3 части общего числа витков.

Сигнал ГПД подается на второй затвор смесителя VT2 через  буферный истоковый повтотитель VT1. Это вызвано тем, что на верхнем 20м диапазоне при ПЧ 500кГц частоты настройки контуров ДПФ и ГПД очень близки, поэтому реактивное сопротивление контура ГПД для частоты сигнала велико и сильные эфирные сигналы (уровнем S9+40дБ и более) через межзатворную емкость смесителя VT2 попадают  непосредственно в контур ГПД, что приводит пусть к небольшой, но заметной на слух, паразитной модуляции — в принимаемом сигнале появляется неприятный  призвук. Применение  истокового повторителя VT1 полностью устраняет этот эффект, но при этом ток потребления приемника в покое увеличился до 20мА.

Остальная часть схемы полностью  соответствует базовому варианту.

Все детали приемника, кроме разъемов, переменных резисторов и КПЕ, смонтированы на плате  из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 67,5х95мм. Авторский чертеж платы со стороны печатных проводников приведен на рис. 7,

расположение деталей – на рис.8,

а фото собранной платы на рис.9.

Чертёж печатной платы в формате lay можно скачать здесь

на чертеже предусмотрено посадочное место под три наиболее распространенных конструктива ЭМФ (круглых и прямоугольных). С целью уменьшения размеров, плата рассчитана на установку в основном SMD компонентов — резисторы и дроссель L6 типоразмера 1206, а конденсаторы 0805, электролитические импортные малогабаритные. Триммеры CVN6 фирмы BARONS или аналогичные малогабаритные. В качестве SA1,SA2  применены переключатели  П2К с независимой фиксацией и четырьмя переключающими группами. Технологические перемычки J1,J2, подобные применяемым на компьютерных материнских платах и адаптерах.
В качестве VT1,VT3  можно применить практически любые  современные полевые транзисторы с p-n переходом, с начальным током стока не менее 5-6мА  – BF245В,С, J(U)309 -310, КП307Б, Г, КП303Г, Д, Е, КП302 А,Б. В качестве VT4 применимы любые кремниевые с коэффициентом передачи тока на менее 100, BC847- ВС850, MMBT3904, MMBT2222 и т.п.

Катушки приемника L1-L4 выполнены на  малогабаритных каркасах от малогабаритных катушек ПЧ 455 кГц  размерами 8х8х11 мм, от широко распространенных  недорогих импортных радиоприемников и магнитол, подстроечником которых служит ферритовый горшок, имеющий резьбу на наружной поверхности и шлиц под отвертку. Катушки L2-L3 содержат по 9 витков провода ПЭЛ, ПЭВ  диаметром 0,13-0,23мм. Катушка связи L1 наматывается поверх нижней части катушки L2 и содержит 1 виток, а катушка связи L4 наматывается поверх нижней части катушки L3 и содержит 5 витков такого же провода. Гетеродинная катушка L3 намотана на импортном малогабаритном многосекционном каркасе контура ПЧ 10,7 МГц. Она содержит 19 витков провода ПЭЛ (ПЭВ) диаметром 0,13-0,17мм, отвод от 7 витка. Намотку следует проводить с максимальным натяжением провода, равномерно размещая витки во всех секциях каркаса, после чего катушка плотно фиксируется штатной капроновой гильзой. Весь контур заключен в штатный латунный экран.

При необходимости все катушки можно выполнить на любых других, доступных радиолюбителю каркасах, разумеется изменив число витков для получения требуемой индуктивности и, соответственно, подкорректировав чертеж печатной платы под новый конструктив.

Внешний вид приемника приведен на рис.10,

а вид на внутренний монтаж – на рис.11. Конструкция шкального механизма видна на фото.

В верхней части передней панели вырезано прямоугольное окно шкалы, сзади которого на расстоянии 1мм закреплен винтами М1,5 длиной 15мм подшкальник.  На эти же винты насажены промежуточные капроновые ролики диаметром 4мм, обеспечивающие необходимый ход тросика. Шкала линейная, с отображением всех трех диапазонов. Ось, на котором закреплена ручка настройки, использована от переменного резистора типа . От этого же резистора использованы элементы крепления оси на передней панели. На оси следует сделать небольшую выточку (полукруглым надфилем, зажав в патрон электродрели ось), в которую укладывают тросик (два витка вокруг оси).  Стрелка шкалы – отрезок провода ПЭВ диаметром 0,55мм. Настройка трактов НЧ и ПЧ аналогична базовому варианту. Далее, подключив высокоомный вольтметр (например, китайский цифровой мультиметр) через развязывающий резистор 51-100кОм к затвору VT3, убеждаемся, что на всех диапазонах отрицательное напряжение автосмещение не менее 1В. Затем по падению напряжения на R4 проверяем ток стока VT1 и если он более 7-8мА, увеличиваем R4 до получения требуемого, допустимо порядка 5-8мА.

Затем снимаем технологическую перемычку (джампер) J1  и вместо нее к этому разъему подключаем частотомер и приступаем к укладке диапазонов ГПД, которую начинаем с диапазона 20 м (переключатели SA1,SA2 отжаты). Подбором растягивающих конденсаторов С18,С19 добиваемся требуемой ширины перестройки (с небольшим запасом – порядка 15-20 кГц по краям), а сердечником катушки L5 совмещаем начало диапазона и больше катушку не трогаем. Далее, нажав переключатель SA2, переходим к укладке  диапазона 40м, для чего  сначала устанавливаем триммер С12 в среднее положение (это легко определить по изменению частоты при его регулировке), подбором  растягивающих конденсаторов С6,С7 добиваемся как требуемой ширины перестройки, так и примерного совпадения начала диапазонов, после чего подстройкой С12 совмещаем их более точно. Затем переходим на диапазон 80м (отжав SA2 и нажав SA1) и аналогично, подбором растягивающих конденсаторов С6,С7,  укладываем его границы и триммером С3 совмещаем начало диапазона с предыдущими.

При указанной выше конструкции катушки и использовании термостабильных конденсаторов группы МПО (а по сведениям автора к ним относятся практически все импортные SMD конденсаторы емкостью менее 910пФ) стабильность частоты получилась вполне приличной — после 15мин прогрева приемник держит SSB станции не менее получаса на 20м диапазоне и не менее часа — на нижних и это без всяких дополнительных усилий по термокомпенсации.

Настройку контуров ДПФ можно сделать по упрощенной методике и  следует начинать с диапазона 80м. Подключив к выходу приемника индикатор уровня выходного сигнала (миливольтметр переменного тока, осциллограф, а то и просто мультиметр в режиме измерения напряжения постоянного тока к выводам конденсатора С42) устанавливаем частоту ГСС на середину диапазона, т.е. 3,65МГц. Расчетная АЧХ ПДФ на этом диапазоне широкая «двугорбая», с провалом в середине диапазона примерно на 1дБ.

Чтобы правильно настроить этот ПДФ без ГКЧ, воспользуемся следующим приемом. Временно зашунтируем катушку L3 резистором150-220 Ом и настроившись приемником на сигнал ГСС  вращением сердечника катушки L2 добьемся максимального уровня сигнала (максимальной громкости приема). По мере роста громкости следует при помощи плавного аттенюатора R1 поддерживать уровень  сигнала на выходе УНЧ примерно 0,3-0,5В. Если при вращении сердечника после достижения максимума наблюдается снижение шумов, это свидетельствует что входной контур у нас настроен правильно, возвращаем сердечник в положение максимума и можем приступать к следующему диапазону.  Если вращением сердечника (в обе стороны) не получается зафиксировать четкий максимум, т.е. сигнал продолжает расти, то наш контур неправильно настроен и понадобится подбор конденсатора. Так если сигнал продолжает увеличиваться при полном выкручивании сердечника, емкость конденсатора  контура С5(или С11) надо немного уменьшить, как правило (если катушка выполнена правильно) достаточно поставить следующий ближайший номинал. И опять проверяем возможность настройки входного контура в резонанс. И наоборот, если сигнал продолжает уменьшаться при полном вкручивании сердечника, емкость конденсатора  контура С5(или С11)  надо увеличить.  После этого перенесем шунтирующий резистор на катушку L2 и вращением сердечника катушки L3 добьемся максимального уровня сигнала. Вот теперь ПДФ диапазона 80м настроен правильно. Больше катушки не трогаем и переходим на диапазон 20м и 40м. АЧХ ПДФ этих диапазонов узкие, одногорбые, поэтому они

настравиаются просто по максимуму сигнала в средней части диапазона – частоты соответственно 14,175 и 7,1МГц. С начала настраиваем ПДФ диапазона 20м регулировкой триммеров С5,С21, а затем – 40м, соответственно  регулировкой триммеров С4,С20. При достаточно большой антенне настройку ПДФ по приведенной выше методике можно сделать  непосредственно по шумам (сигналам) эфира, памятуя, что лучшее прохождение, а значит, более сильные сигналы,  на диапазонах 80 и 40м будут в темное время суток, а на 20м – в светлое.

Сергей Беленецкий (US5MSQ)                                                   г.Луганск, Украина

Набор радиодеталей для сборки этого трёхдиапазонного приемника в разной комплектации можно приобрести здесь

Обсудить конструкцию приемника, высказать свое мнение и предложения можно на форуме

Многие коллеги уже изготовили трёхдиапазонный вариант, некоторые из них даже выложили своеобразные видеоотчеты о работе приемника на youtube:

 

us5msq.com.ua

Частотный детектор на двухзатворном полевом транзисторе

Для демодуляции частотно-модулированных (далее – ЧМ) сигналов традиционно используют дробовый детектор и детектор отношений [1]. Недостатком указанных детекторов является низкий коэффициент передачи по напряжению и сложность настройки.

Более надежным и простым в налаживании есть фазовый ЧМ детектор на однозатворном полевом транзисторе, описанный в [2],[3]. Схема работает в пассивном режиме и поэтому как и традиционные ЧМ детекторы имеет низкий коэффициент передачи за напряжением. Лучшие характеристики имеет двухзатворный полевой транзистор.
Предлагается схема фазового ЧМ детектора на двухзатворном полевом транзисторе в активном режиме (рис. 1).

ЧМ сигнал подводится ко второму затвору, а опорный сигнал, который наводится в колебательном контуре С3L1 через конденсатор С2 подводится к первому затвору транзистора. При изменении знака девиации частоты входного сигнала относительно резонансной частоты fo опорной резонансной цепи С3L1 изменяется соотношение фаз опорного и входного сигнала. Это приводит к появлению на выходе детектора усиленного НЧ сигнала.

На графике (рис. 2) показано амплитудно-частотные характеристики собранного ЧМ детектора при использовании в качестве опорной резонансной цепи колебательного контура С3L1 (кривая 1, fo=10,7 МГц) и кварцевого резонатора Z1 типа РК-169 отечественного производства от переносных УКВ радиостанций (кривая 2, fo=10,7 МГц).

Как видно из графика использование кварцевого резонатора позволяет получить большую крутизну функции преобразования ЧМ детектора на высоких частотах. Такой детектор можно применить в средствах связи при малых девиациях сигналах (5 – 15 кГц).
При подаче на вход детектора с LС контуром ЧМ сигнала напряжением 100 мВ с девиацией 60 кГц на выходе получен низкочастотный сигнал напряжением 175 мВ.

На базе ЧМ детектора был собран экспериментальный УКВ ЧМ приемник без использования усилителя промежуточной частоты (рис. 3).

Во входной части использован УКВ блок типа УКВ-2-1С от магнитолы «VEF-260», что позволило принимать сигналы в диапазоне 65 – 73 МГц.

Принципиальные схемы УКВ блока и УНЧ не приводятся для упрощения схемы приемника. В качестве опорного контура С3L1 на 10,7 МГц использован контур (С21L4 – нумерация производителя) полосового УКВ фильтра от блока ВЧ-ПЧ той же магнитолы. Приемник принимает все местные УКВ ЧМ радиостанции в условиях города на антенну длиной 100 см.

Использованная литература:

1. Радиоприемные устройства: учебник для вузов / Н.Н. Гуга, А.И. Фалько, Н.И. Чистяков. – М.: Радио и связь, 1986. – 320 с.
2. В.В. Поляков. ЧМ детектор на полевом транзисторе // Радио. – 1978. — №6
3. Патент Франции №20792 от 15.07.1965.

Петр Ватаманюк (UT0YA)
Василий Мельничук (UR5YW)

Василий Мельничук (korjavy)

Украина, г. Черновцы

Когда то был связистом.

 

datagor.ru

Russian HamRadio — Минисправочник — Двухзатворные полевые транзисторы.

Важнейшие данные транзисторов, применяемых в радиолюбительских разработках.

Тип

Cзи1тип
[пф]

Сзи2тип
[пф]

Uси-макс
[В]

Ic-макс
[мA]

Pmax
[мВт]

Sтип
[ма/В]

Fg
[МГц]

Рисунок

BF900

20

50

150

14

950

A

BF960

1,8

1

20

20

225

13

1300

A

BF961

3,7

1,6

20

30

200

15

700

A

BF963

6

2,3

20

50

200

26

700

A

BF964(S)

2,5

1,2

20

30

200

17

1300

A(B)

BF966(S)

2,2

1,1

20

30

200

17

1300

A(B)

BF980A

2,6

18

30

225

19

800

B

BF981

2,1

1

20

20

225

14

200

B

BF982

4

1,7

20

40

225

25

200

B

Шумовые параметры

Транзистор

Шумовой фактор

На частоте

BF900

F = typ. 2,2 dB

800 MHz

BF961, 963

F = typ. 1,8 dB

200 MHz

BF964(S)

F = typ. 1,0 dB

200 MHz

BF966(S)

F = typ. 1,0 dB

200 MHz

 

F = typ. 1,8 dB

800 MHz

BF980A

F = typ. 2.0 dB

800 MHz

BF981

F = typ. 0,7 dB

200 MHz

BF982

F = typ. 1,2 dB

200 MHz

 

 

 

Схема подключения (G1, G2 — затворы, S — исток, D — сток)

Источник: Frank Sichla, DL7VSF «Transistoren und FETs in der Amateurpraxis», Teuberger Verlag GmbH, Berlin, 1998

Материал подготовил

StarWow!

qrx.narod.ru

8.2 Структуры многозатворных моп-транзисторов

В
непрерывных попытках увеличить рабочий
ток и уменьшить влияние короткоканальных
эффектов КНИ МОП-транзисторы
эволюционировали из классических
планарных однозатворных приборов в
трехмерные приборы с многозатворной
структурой (двух-, трех- или четырехзатворные
приборы). Необходимо отметить, что в
большинстве случаев термин «двойной
затвор» относится к одиночному электроду
затвора, который выполнен на двух
противоположных сторонах прибора.
Аналогично, термин «тройной затвор»
используется для одиночного электрода
затвора, который охватывает три стороны
транзистора. Исключением является
MIGFET (FET структура с независимыми
затворами), где два раздельных затворных
электрода могут находиться под разными
потенциалами. Также можно отметить, что
одно и то же устройство может иметь
несколько различных названий в литературе
(Таблица 8.1).

Таблица
8.1. Названия приборов, используемые в
литературе

Название

Другие
названия

MuGFET
(Multiple-Gate FET)

Multi-gate
FET, Multigate FET

MIGFET
(Multiple Independent Gate FET)

Four-Terminal
(4T) FinFET

Triple-gate
FET

Trigate
FET

Quadruple-gate
FET

Wrapped-Arround Gate FET

Gate-All-Around FET

Surrounding-Gate
FET

FinFET

DELTA
(fully Depleted Lean channel TrAnsistor

FDSOI
(Fully Depleted SOI)

Depleted
Silicon Substrate

PDSOI
(Partially Depleted SOI)

Non-Fully
Depleted SOI

Volume
Inversion

Bulk
Inversion

DTMOS
(Dual Threshold Voltage MOS)

VTMOS (Varied Threshold
MOS)

MTCMOS (Multiple threshold
CMOS)

VCBM (Voltage-Controlled
Bipolar MOS)

Hybrid
Bipolar-MOS Device

8.2.1 Двухзатворные кни моп-транзисторы

Первая
статья по двухзатворному МОП-транзистору
(DGMOS) была опубликована в 1984 году. [4] Эта
статья показывала, что можно получить
значительное уменьшение ККЭ расположением
полностью обедненной структуры между
двумя затворными электродами, соединенными
вместе. Прибор был назван XMOS, так как
его поперечное сечение похоже на
греческую букву 
(Xi).
В этой конструкции обеспечивается
улучшение контроля обедненной области
канала и, в частности, уменьшается
влияние электрического поля стока на
канал, что уменьшает ККЭ. Первым
изготовленным двухзатворным КНИ
МОП-транзистором был «полностью
обедненный тонкоканальный транзистор
(DELTA, 1989)» (рис.8.5А).. Прибор создан в
возвышающемся узком кремниевом островке,
называемым «пальцем», «ногой» или
«плавником». FinFET
структура (рис.8.5В) подобна DELTA,
за исключением наличия диэлектрического
слоя, называемого «твердой маской» на
верхушке кремниевого плавника. Твердая
маска используется для предотвращения
образования паразитных инверсионных
каналов в верхних углах прибора.

Рис.8.5.
Примеры
двухзатворной МОП-структуры: A: DELTA
МОП-транзистор; B:
FinFET.

Другие
реализации двухзатворных КНИ
МОП-транзисторов с вертикальным каналом
включают в себя «транзистор с кольцевым
затвором» (GAA), которым является планарный
МОП-транзистор с электродом затвора,
окутывающим область канала (Рис.8.6А),
«кремний ни на чем» (SON) МОП-транзистор
и некоторые другие структуры. Важно
отметить, что оригинальный GAA-прибор
был двухзатворным, даже несмотря на то,
что затвор окружал область канала со
всех сторон, потому что высота островка
кремния был намного больше, чем его
ширина. В настоящее время принято
использовать аббревиатуру GAA для
четырехзатворных приборов или приборов
с окружающим затвором, имеющих отношение
ширины к высоте намного ближе к единице.

MIGFET
(полевой транзистор с 0независимыми
затворами) – это двухзатворный прибор,
в котором два электрода не соединены
друг с другом и могут, следовательно,
находиться под разными напряжениями.
Главной особенностью данного транзистора
является то, что пороговое напряжение
одного из затворов может регулироваться
напряжением, прикладываемым к другому
затвору. Этот эффект подобен эффекту
подложки в полностью обедненных КНИ
МОП-транзисторах.

Рис.
8.6.
A: Транзистор
GAA; B: Трехзатворный МОП-транзистор.

studfiles.net

Двухзатворный полевой СВЧ транзистор

 

Оригинальной разновидностью ПТШ является полевой транзистор с двумя затворами Шоттки, каждый из которых служит для управления током, протекающим по каналу. Схематический разрез структурыдвухзатворногополевого транзистора приведен на рис. 9.4 , а , вариант его топологической схемы показан на рис. 9.4 , б . Между истоком (И) и стоком (С) размещены последовательно два затвора. Размеры элементов структуры даны в микрометрах.

Основное использование прибора – усилитель с регулируемым усилением. В этом случае на первый затвор (З1) подается усиливаемый сигнал, а изменением смещения на втором затворе (З2) задается коэффициент усиления, возможна его регулировка в пределах от +20 до –40 дБ. Прибор может работать в системах автоматической регулировки усиления, например, для стабилизации выходной мощности.

Важным достоинством такого усилителя является повышенная устойчивость, которая достигается в результате резкого снижения проходной емкости (паразитной емкости между входом и выходом, через которую может проходить сигнал неконтролируемой обратной связи) благодаря наличию между выводами З1 и С электрода З2, заземленного по высокой частоте.

 

Рис. 9.4. Схематический разрез (а) и топологическая схема (б) двухзатворногополевого СВЧ транзистора

 

Благодаря наличию двух управляющих электродов возможны еще несколько вариантов применения прибора:

Модулятор с усилением. Входной сигнал подается на З1, а модулирующий сигнал – на З2.

Переключатель с усилением. Управляющий импульсный сигнал подается на З2, в режиме пропускания достигается значительное усиление, в режиме запирания осуществляется подавление сигнала до 40 дБ.

Смеситель с усилением или самогенерирующий смеситель. В последнем случае на транзисторе строится гетеродин с использованием электрода З1, преобразуемый входной сигнал подается на З2.

Умножитель частоты с усилением. Преобразуемый сигнал подается на З1, постоянное смещение на З2 оптимизируется для наибольшего выхода требуемой гармоники.

Таким образом, полевой транзистор с затвором Шоттки имеет широкий диапазон применений. По основным параметрам (максимальная выходная мощность, коэффициент усиления, минимальный уровень шума) он превосходит биполярный транзистор на частотах свыше 4 ГГц. Помимо этого, ПТШ на основе GaAs является базовым активным прибором для монолитных ИС диапазона СВЧ.

 

Похожие статьи:

poznayka.org