Amplification HF petits signaux

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F4HTQ
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Amplification HF petits signaux

Message par F4HTQ »

Bonjour,
Ici nous échangerons sur les montages d'amplification HF en petit signaux, large bande, bande étroite, gain fixe, gain variable, à faible bruit, à faible distorsion etc.

Vous trouverez ici l'archive du sujet équivalent sur les forums de radioamateur.org
https://web.archive.org/web/20201218071 ... puissance/
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F4HTQ
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F4HTQ »

Bonjour,
Michel F6FEO m'a récemment monté cet ampli FI avec AGC qu'il a utilisé sur son premier TRX et aussi dans un récepteur AM récent.
Image

Sur la papier ça semble très bien, pas très dur a construire, plus de 100dB de gain ( et a priori autant de dynamique), des composants à priori faciles à trouver.

D'ou ma question:
Pourquoi ce type de montage a t'il été progressivement surplanté par des montages à FET et Mosfet au point de tomber en désuétude ?

David.

PS: ça vient de ce bouquin (5e édition, 1970)
SingleBand1970.png

Vincent PETIT
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par Vincent PETIT »

Bonjour,
Si je fais l'analogie avec les branches de l'électronique que je connais mieux, je dirai que :

:arrow: La grande impédance d'entrée des FET et MOSFET, par rapport au BJT, facilite la conception.

On peut le voir dans la structure cascode, issue de votre schéma, en dessous (un ampli émetteur commun surmonté d'un ampli base commune accordé) où on peut rapidement arriver à un compromis entre l'impédance d'entrée et le besoin de créer un courant d'émetteur pour la bonne polarisation.

Ici l'impédance d'entrée, si on regarde le modèle petit signaux, est de β.r'e || 100kΩ || 33kΩ.
β = 300 au doigt mouillé,
IE vaut 12V * (33k / (33k+100k)) / 220Ω = 13mA
La résistance AC de l'émetteur r'e = 25/13mA = 2Ω

Zin = (300*2Ω) || 100kΩ || 33kΩ = 585Ω

path13870.png

Pour augmenter l'impédance d'entrée, il faut baisser le courant d'émetteur ce qui implique de baisser aussi le point Q de la polarisation et j'ai l'impression que ça ne va pas dans le sens de la simplification de la conception. Avec un FET l'impédance d'entrée serait grosso modo de 100kΩ || 33kΩ = 24.8kΩ et quand bien même on aurait pu augmenter d'un facteur 10 ou 30 les résistances du pont on était toujours bon.


:arrow: Les FET et MOSFET ont un coefficient de dérive en température négatif, plus ils chauffent et plus le courant de drain diminue et moins ils dissipent alors qu'un BJT c'est l'inverse, plus ils chauffent et plus IC augmente ce qui peut causer plus de bruit électrique et pire, un emballement thermique.


:arrow: Concernant le bruit et la linéarité, je ne sais pas trop.

F6CER
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F6CER »

Bonsoir
Un ampli MF a des caractéristiques bien spécifiques a assurer , grand gain , stabilité et adaptabilité a une action massive de commande automatique de gain . Bipolaire ou Fet , même combat si on sait les utiliser .
L’impédance d’entrée ou la dérive en température sont totalement secondaires et très basiques a résoudre , l’impédance d’entrée s’adapte avec un simple circuit LC et la dérive en température avec simplement le bon calcul des résistance d’émetteurs ou de source et du coefficient de stabilité du pont de base voire meme d’une simple thermistance dans les Mos double porte .

Ce qui importe : le facteur de bruit et la dynamique . Ces parametres vont dépendre de comment se fait la réduction de gain : avec les bipolaires on a deux méthodes , la très classique qui consiste a diminuer le gain en diminuant le courant collecteur , et celle employée surtout dans les amplis MF de télévision qui consiste a diminuer le gain par une augmentation importante du courant collecteur (voir le BF167 en particulier ) , donc exactement le contraire ! Le summum est une combinaison des deux
La premiere méthode diminue énormément la dynamique , la deuxième la favorise mais comme le courant collecteur augmente , il en est de même pour le facteur de bruit
La solution la plus sage consiste a faire fonctionner les amplis avec leur gain maximal et a réduire le gain de la chaine avec des atténuateurs a diodes pin entre les étages solution un temps utilisée avec bonheur (et complexité) par Rhode et Schwartz et Collins mais assez complexe et délicate a mettre en oeuvre .
Les circuits intégrés utilisables en MF , conçus principalement pour la télévision, ont résolu pratiquement la plupart des problèmes : grande stabilité , gain important , facteur de bruit relativement faible qui augmente de façon monotone avec l’action du CAG ( a l’intérieur du chip les deux variétés de diminution du gain sont utilisées )
Mon préféré est le vieux MC1349 ou MC1350 : avec deux étages on dépasse les 100dB de gain et de dynamique de CAG a condition que la détection se fasse correctement
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F4HTQ
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F4HTQ »

F6CER a écrit : jeu. 4 mars 2021 21:14 Bonsoir
Un ampli MF a des caractéristiques bien spécifiques a assurer , grand gain , stabilité et adaptabilité a une action massive de commande automatique de gain . Bipolaire ou Fet , même combat si on sait les utiliser .
L’impédance d’entrée ou la dérive en température sont totalement secondaires et très basiques a résoudre , l’impédance d’entrée s’adapte avec un simple circuit LC et la dérive en température avec simplement le bon calcul des résistance d’émetteurs ou de source et du coefficient de stabilité du pont de base voire meme d’une simple thermistance dans les Mos double porte .

Ce qui importe : le facteur de bruit et la dynamique . Ces parametres vont dépendre de comment se fait la réduction de gain : avec les bipolaires on a deux méthodes , la très classique qui consiste a diminuer le gain en diminuant le courant collecteur , et celle employée surtout dans les amplis MF de télévision qui consiste a diminuer le gain par une augmentation importante du courant collecteur (voir le BF167 en particulier ) , donc exactement le contraire ! Le summum est une combinaison des deux
La premiere méthode diminue énormément la dynamique , la deuxième la favorise mais comme le courant collecteur augmente , il en est de même pour le facteur de bruit
La solution la plus sage consiste a faire fonctionner les amplis avec leur gain maximal et a réduire le gain de la chaine avec des atténuateurs a diodes pin entre les étages solution un temps utilisée avec bonheur (et complexité) par Rhode et Schwartz et Collins mais assez complexe et délicate a mettre en oeuvre .
Les circuits intégrés utilisables en MF , conçus principalement pour la télévision, ont résolu pratiquement la plupart des problèmes : grande stabilité , gain important , facteur de bruit relativement faible qui augmente de façon monotone avec l’action du CAG ( a l’intérieur du chip les deux variétés de diminution du gain sont utilisées )
Mon préféré est le vieux MC1349 ou MC1350 : avec deux étages on dépasse les 100dB de gain et de dynamique de CAG a condition que la détection se fasse correctement
Merci George,
C'est fou, j'étais jamais tombé sur cette technique d'AGC en saturant le transistor.
On trouve encore des MC1350 en Chine, mais difficile de savoir a quel point ils sont fiables. J'ai remarqué qu'il y a deux marquages différents chez les revendeurs actuels, il faudrait que j'en récupère un lot de chaque et que je le compare avec un vieux MC1350 "de source fiable" issus du stock d'un ancien radioamateur.
Donc en l'état, pour un 2e ampli FI (donc après le filtre a quartz) pour de la LSB ou AM, vous déconseillerez le montage a deux étages bipolaire cascode que j'ai posté ?

Bonne soirée.
David.

PS: vous avez encore en stock des quartz 20MHz tels que ceux que vous aviez donné à Michel F6FEO ?
J'en ai mesuré un et le facteur de qualité est vraiment bon.
Même question pour le trifilaire torsadé ..

Vincent PETIT
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par Vincent PETIT »

Bonjour,
F6CER a écrit : jeu. 4 mars 2021 21:14celle employée surtout dans les amplis MF de télévision qui consiste a diminuer le gain par une augmentation importante du courant collecteur (voir le BF167 en particulier ) , donc exactement le contraire ! Le summum est une combinaison des deux
Très intéressant ! Merci pour ce partage Georges.

Dois-je comprendre que on va jusqu'au point de compression à 1dB (aplatissement du gain) en déplaçant volontairement le point Q vers le haut ? Si oui, la distorsion harmonique que cela amène n'est pas gênante ?

Merci.

Bien à vous,
Vincent
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F4HTQ »

Bonjour George,

Sur ce schéma qui est sur le site de f6evt, je ne trouve pas les valeurs de L1 C1 et C2.
J'imagine que ça se calcule assez facilement, vu que c'est une adaptation d'impédance.
Mais vous ne les avez pas gardé quelque part ?

Image


Bonne bin de journée,
David F4HTQ.
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F4HTQ »

Bonsoir,
Quelques questions.

Je les pose ici car @F6CER traine dans les parages et c'est quelqu'un de pertinent sur le sujet, mais d'autres aussi peuvent répondre.

Si je chaine deux amplis:

Si l'OIP3 du premier est inférieur ou égal à l'IIP3 du deuxième je récupère bien la somme des gains mais ne dégrade pas la dynamique ?

Exemple:
Je chaine un MAV11+ (12dB de gain avec OIP3 de 38dBm) avec un ampli Norton présentant 6dB de gain avec un OIP3 de 50dBm (et donc un IIP3 de 50 - 6 = 44dBm), je me retrouve bien avec un ampli équivalent de 12 + 6 = 18 dB de gain et un OIP3 qui vaut au moins 38dBm ?

Ou alors j'ai raté un truc ?

Bonne soirée,
David, F4HTQ.

Edit: question subsidiaire : Et dans l'exemple donné, le facteur de bruit de l'ensemble dépend bien principalement de celui du premier ampli (le MAV11+ ?)
Dernière modification par F4HTQ le lun. 31 mai 2021 03:21, modifié 2 fois.
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F4HTQ »

Bon, j'ai trouvé ce site qui semble répondre à ma question

https://www.rfcafe.com/references/electrical/ip3.htm

il faut visiblement passer en mW et ratio de gain ( et non plus des dBm et des dB) et appliquer une même formule, étage après étage.

Image

Et ici on trouve un calculateur : https://www.qorvo.com/design-hub/design ... calculator

Si j'applique ça a l'exemple du post précédent, ça me retourne un OPI3 de 43.03 dBm c'est à dire 5dBm de mieux que le premier ampli mais 7 dBm moins bien que ce que peut pourrait faire le second tout seul.
ça ne me semble pas illogique.

F6CER
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F6CER »

Bonjour
Pas la peine de se prendre le chou ! Si deuxième ampli a un gain de 6dB l’ensemble ne pourra pas être supérieur à l’OIP3 du premier corrigé du gain du deuxième, donc voisin de +44dBm
(Bien entendu a condition que le résultat soit inférieur aux possibilités du deuxième ampli)

Pour les facteurs de bruit , c’est le classique F1+(F2-1)/G1 + (F3-1)/G1.G2 etc...
(Les données exprimées en linéaire et pas en dB)
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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F4HTQ »

F6CER a écrit : lun. 31 mai 2021 10:55 Bonjour
Pas la peine de se prendre le chou ! Si deuxième ampli a un gain de 6dB l’ensemble ne pourra pas être supérieur à l’OIP3 du premier corrigé du gain du deuxième, donc voisin de +44dBm
(Bien entendu a condition que le résultat soit inférieur aux possibilités du deuxième ampli)

Pour les facteurs de bruit , c’est le classique F1+(F2-1)/G1 + (F3-1)/G1.G2 etc...
(Les données exprimées en linéaire et pas en dB)
Merci Georges,
C'est effectivement ce que j'avais fini par comprendre :)

Je vous souhaite une bonne journée.
David.

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Re: Amplification HF petits signaux

Message par F6EHJ »

Bonjour,
J'ai également fait pas mal d'essais avec divers ampli pour les FI et j'avoue que le 1350 est un bon cheval. Par contre avec 2 en cascade le bruit est important (c'est la configuration du SGC 2020 à l'époque). Un filtre à quartz en sortie règle le problème mais complique le CAG par le délai apporté.
J'ai récemment repris le schéma du Collins 618T2 qui utilise des PNP base à la masse et qui fonctionne vraiment bien.
J'ai aussi essayé l'hybride cascode mais sans résultat probant car beaucoup d'instabilité avec 3 étages.
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Gérard
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