DE3135854A1

DE3135854A1 - Verstaerkerstufe mit feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE3135854A1
Application number: DE19813135854
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Kirschner
Original assignee: Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH; Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1981-09-10
Filing date: 1981-09-10
Publication date: 1983-04-14
Also published as: DE3135854C2

Description

Verstärkerstufe mit Feldeffekttransistor
Die Erfindung betrifft eine Verstärkerstufe mit Peldeffekttransistor.
Anhand eines einfachen Ersatzschaltbildes, das in der Fig.1 gezeigt ist,-sei das Eigenrauschen eines Feldeffekttransistors im Prinzip erläutert. Die Fig 1 zeigt einen Feldeffekttransistor in Gateschaltung, der aus dem idealen rauschfreien Feldeffekttransistor T und seinem Eingangswiderstand Re besteht. Am Ausgang der Gateschaltung liegt der Ausgangswiderstand RA, während am Eingang der Gateschaltung eine Signalspannungsquelle angeschlossen ist, die aus der idealen Spannungsquelle U und ihrem rauschbehafteten Innenwiderstand R. besteht.
Die-parasitären Kapazitäten des realen Feldeffekttransistors sind in der Fig.1 nicht miteingezeichnet, weil sie für Betrachtungen über das Rauschverhalten keine Bedeutung haben.
Wie bei jedem realen ohmschen Widerstand eine thermische Rauschspannung auftritt, so kann man sich auch das Eigenrauschen eines Feldeffekttransistors vorstellen: Die Eigenrauschspannung des Feldeffekttransistors fällt an seinem Eingangswiderstand Re ab. Ebenso kann man sich das Eigenrauschen einer Signalspannungsquelle erklären. Die Eigenrauschspannung einer Signalspannungsquelle fällt an ihrem Innenwiderstand Ri ab.
Denkt man sich den Eingangswiderstand Re des Feldeffekttransistors und den Innenwiderstand Ri der Signalspannungsquelle jeweils aus einem idealen, also rauschfreien Eingangs- bzw. Innenwiderstand und je einer Rauschspannungsquelle zusammengesetzt, so erkennt man in der Fig.2 sofort, daß im Gate-Source-Kreis zwei Rauschspannungsquellen UR1 und UR2 liegen. U5 ist die Nutzspannung der Signalspannungsquelle.
Sind z.B. in Hochfrequenzverstärkerschaltungen mehrere Verstärker-Stufen hintereinandergeschaltet, so wird wegen des Eigenrauschens jeder Stufe das Signal-Rausch-Verhältnis von Stufe zu Stufe schlechter.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Eigenrauschen einer Verstärker-Stufe mit Feldeffekttransistor so weit zu verringern, daß am Ausgang der Verstärker-Stufe das Signal-Rausch-Verhältnis der Signalspannungsquelle annähernd erhalten bleibt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung und Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Fig.3-5 näher erläutert.
In Pig.3 ist die Gate-Elektrode @ G des des Feldeffekttransistors T mit der einen Ausgangsklemme eines Übertragers Ü verbunden, dessen andere Ausgangsklemme auf Bezugspotential liegt. Die Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors T ist mit der einen Eingangsklemme des Übertragers Ü verbunden, dessen andere Eingangsklemme auf Bezugspontential liegt. Das Eingangssignal U liegt zwischen den beiden Eingangsklemmen des Ubertragers Ü, während der Ausgangsstrom 1A zwischen der Drain-Elektrode D des Feldeffekttransistors T und Bezugspotential entnommen wird.
In der Fig.4 sind zum besseren Verständnis der Erfindung der Feldeffekttransistor T und die Signalspannungsquelle in ihren Ersatzschaltbildern dargestellt.
Die Eingangsimpedanz ZE der erfindungsgemäßen Verstärkerstufe beträgt ZE = Re / (n+1), wobei n das Ubersetzungsverhältnis des Übertragers Ü ist. Die Spannungen am Eingang des Übertragers Ü - das sind die Nutzspannung Us und die Rauschspannung UR1 der Signalspannungsquelle -werden beide im gleichen Übersetzungsverhältnis n transformiert. Wählt man das Ubersetzungsverhältnis n genügend groß, so ist die transformierte Rauschspannung der Signalspannungsquelle wesentlich größer als die Rauschspannung UR2 des Feldeffekttransistors, so daß diese gegenüber der transformierten Rauschspannung der Signalspannungsquelle klein wird. Aus diesem Grund fällt bei der erfindungsgemäßen Verstärkerstufe das Eigenrauschen des Feldeffekttransistors nicht mehr ins Gewicht. Das Signal-Rausch-Verhältnis der Signalspannungsquelle bleibt annähernd erhalten, weil sowohl die Nutzspannung U5 als auch die Rauschspannung UR1 der Signal spannungsquelle im gleichen Verhältnis n transformiert werden.
Um eine spürbare Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu erzielen, genügt ein Übersetzungsverhältnis n X 6.
In Fig.5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem der Übertrager Ü als-Spartransformator ausgebildet ist. Bei Verwendung bestimmter Typen von Feldeffekttransistoren ist es nötig, zwischen der Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors T und der einen Eingangsklemme des Übertragers Ü einen Zweipol B vorzusehen, der den Arbeitspunkt bestimmt und für die zu verstärkende Frequenz bzw. für die zu verstärkenden Frequenzen als Kurzschluß wirkt. Im einfachsten Pall ist der Zweipol B eine Parallelschaltung aus einem Widerstand und einer Kapazität.
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Claims

Patentansprüche Verstärkerstufe mit Feldeffekttransistor (T), dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Elektrode (G) des Feldeffekttransistors (T) mit der einen Ausgangsklemme eines Übertragers (Ü) verbunden ist, dessen andere Ausgangsklemme auf Bezugspotential liegt, daß die Source-Elektrode (S) des Feldeffekttransistors (T) mit der einen Eingangsklemme des Ubertragers (ü) verbunden ist, dessen andere Eingangsklemme auf Bezugspotential liegt, daß der Aus gangsstrom (IA) ) zwischen der Drain-Elektrode (D) des Feldeffekttransistors (T) und Bezugspotential entnommen wird und daß das Eingangssignal (UE) zwischen den beiden Eingangsklemmen des Übertragers (Ü) liegt.
2. Verstärkerstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ubertrager (Ü).als Spartransformator ausgebildet ist.
3. Verstärkerstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Source-Elektrode (S) und der einen Eingangsklemme des Ubertragers Ü) ein arbeitspunktbestimmender und für die zu verstärkende Frequenz bzw. für die zu verstärkenden Frequenzen als Kurzschluß wirkender Zweipol (B) vorgesehen ist.