Eingangsimpedanz von Hochfrequenzverstärkern

Ich habe eine Frage zur Wahl der Eingangsimpedanz eines Hochfrequenzverstärkers.

Im Allgemeinen weiß ich aus elementaren analogen Elektronikkursen, dass es für einen Verstärker (z. B. einen Operationsverstärker) oder allgemein für einen Spannungsmesser gut ist, eine sehr hohe Eingangsimpedanz zu haben. Auf diese Weise würde am parasitären Widerstand der Quelle nur ein vernachlässigbarer Spannungsabfall und somit kein Signalverlust auftreten.

Dies scheint mir jedoch im Gegensatz zum Design der Eingangsimpedanz von HF-Verstärkern zu stehen. Betrachten wir zum Beispiel diese Schaltung eines logarithmischen Verstärkers, der bei Frequenzen zwischen 1 MHz und 8 GHz arbeitet:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Konstrukteur hat am Eingang einen Parallelwiderstand (R3) von 51 Ohm angebracht, um die Impedanzanpassung mit dem Signalgenerator (der 50 Ohm Ausgangsimpedanz haben soll) zu realisieren, um Reflexionen zu vermeiden. Aber es steht in völligem Gegensatz zu dem vorigen Kriterium.

Ich habe ähnliche Zweifel an der Ausgangsimpedanz eines Geräts: In Hochfrequenzschaltungen sehe ich, dass sie gleich der Eingangsimpedanz der folgenden Stufe gewählt wird, während ich in analogen Elektronikkursen gelernt habe, dass es wichtig ist, dass sie gleich ist auf 0 (oder jedenfalls muss es sehr niedrig sein).

Da 1 pF und 50 Ohm eine Zeitkonstante von 50 Picosekunden oder etwa 3 Gigahertz sind, erwarten wir, dass eine 50-Ohm-Umgebung eine gewisse Toleranz für PCB- und IC-Gehäuse und für Siliziumkapazitäten bietet. Die ESD-Strukturen allein können viel HF-Energie aufsaugen (oder für Hochfrequenz-ICs wie HardDiskDrive-Datenwiederherstellungssilizium).

Antworten (1)

Im HF-Bereich erwähnen Sie bereits, worauf es ankommt: Impedanzanpassung .

Tatsache ist, dass HF-Signale im Allgemeinen eine so hohe Frequenz haben, dass die Wellenlänge des Signals nahe an die Länge der Leiterbahnen auf einer Leiterplatte und/oder der Drähte zwischen Leiterplatten und Steckverbindern heranreichen kann. Das bedeutet dann, dass wir nicht "nur einen Draht" verwenden können, der Draht muss eine Übertragungsleitung sein .

Beachten Sie, dass eine Übertragungsleitung mit einem Koaxialkabel hergestellt werden kann, aber auch durch Zeichnen einer Leitung mit "kontrollierter Impedanz" auf einer Leiterplatte hergestellt werden kann. Schauen Sie auf einer PC-Motherboard-Leiterplatte, die Leitungen zu den Speichersteckplätzen und Hochgeschwindigkeitsleitungen wie SATA- und USB-Verbindungen sind alle Leitungen mit kontrollierter Impedanz.

Damit eine Übertragungsleitung ordnungsgemäß funktioniert (das Signal von A nach B transportiert, ohne es zu verzerren), müssen der Anfang und das Ende der Übertragungsleitung ordnungsgemäß abgeschlossen werden . Dies bedeutet, dass die Eingangs- und Ausgangsimpedanz der Schaltungen, mit denen die Übertragungsleitung verbunden ist, impedanzmäßig übereinstimmen müssen. Die am häufigsten verwendete Impedanz für HF-Übertragungsleitungen beträgt 50 Ohm .

Wenn eine Übertragungsleitung nicht ordnungsgemäß abgeschlossen ist, treten Signalreflexionen auf, die das Signal verzerren .

Bei Niederfrequenzsignalen sind diese Reflexionen kein wirkliches Problem, daher benötigen wir keine Impedanzanpassung und können die am besten geeignete Impedanz wählen.

Eingangsimpedanz von Hochfrequenzverstärkern
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