2SK241広帯域アンプの特性
2015-11-28
既に「WW DX CW」が始まっており、十数局QSOしました。まぁ、長丁場のコンテストですから、他のことも織り交ぜながらタップリ楽しみたいと思いますが、とりあえずその「他のこと」を記しておきましょう
ここ2週間程は小型の周波数カウンタ作りに傾倒しているんですが、基準クロックの実験が上手くいったことから、そろそろカウンタに前置するバッファアンプ部分を考え始めました。この前置バッファに要求されるスペックは以下のような感じでしょうか。
・ 入力インピーダンスは高め（披接続回路への影響極小化）
・ できるだけ広帯域でそこそこのゲイン（できれば20dB以上）
・ 目立った歪みの出ない安定な回路（シンプルな回路）
諸OMによる製作記事では、「FET受け＋トランジスタの広帯域アンプ」というのが定番になっています。この「FET受け」の部分は入力インピーダンスを高める常套手段ですが、2SK241のソース接地を採用しているものが殆ど。確かにお手軽回路で外付け部品数も圧倒的に少ないことから採用され易いわけですが、広帯域アンプとしては如何なものか・・・この辺りに疑問が残ることから、このFETアンプ部分の特性を調べてみました。
この回路の入出力特性を調べました。肝になるのはドレインに接続されている抵抗と、負荷抵抗「R」です。
まずは、ドレイン抵抗が440Ωの場合。ネット上の製作記事では、ドレイン抵抗が470Ωのものが多かったため、これに近い値にしています。
約2倍のゲインが稼げる3dBにラインを引いています。負荷抵抗を次段のエミッタ接地アンプの入力インピーダンス程度で幾つか振ってみました。
3dB以上のゲインが保証できる帯域は、負荷抵抗1MΩのものを除いて13MHz前後までであり、この周波数以下で使う周波数カウンタのバッファとしては良さそうです。さらにその上・・・20MHzを超えるとマイナスゲインとなり、あまり宜しくないことも解ります。
では、ドレイン抵抗を半分の220Ωにしてみましょう。
低い周波数のゲインが平坦化しています。こういう特性の方が、周波数カウンタのバッファには向いていますね。おまけに、高域も若干伸びていることが解ります。ゲイン2dB程度で良ければ、510Ωの負荷でも20MHzくらいまでは使えそう。
ちなみに、両方とも50Ω負荷にすると・・・
何やら、非常にフラットな特性になります。これでは、ソースフォロワみたいですね。つまり、後置のアンプのインピーダンスは、あまり低すぎると困る（ゲインが稼げなくなる）ことになります。
上記の結果から考えると、後置のアンプとしてある程度広帯域でフラットなものが準備できるようなら、案外「ソースフォロア」を前置する格好でも良さそうですが、それなら2SK241のチョイスは不適切・・・2SK192Aの方が良さそう。逆に「アンプ」として前置するなら、少しバイアスを工夫して広帯域化を図りたいところ・・・何れにせよ、ゆっくり考えたいと思います。
修正 2015.12.02 回路図の表題間違いをこっそり差し替え・・・
ここ2週間程は小型の周波数カウンタ作りに傾倒しているんですが、基準クロックの実験が上手くいったことから、そろそろカウンタに前置するバッファアンプ部分を考え始めました。この前置バッファに要求されるスペックは以下のような感じでしょうか。
・ 入力インピーダンスは高め（披接続回路への影響極小化）
・ できるだけ広帯域でそこそこのゲイン（できれば20dB以上）
・ 目立った歪みの出ない安定な回路（シンプルな回路）
諸OMによる製作記事では、「FET受け＋トランジスタの広帯域アンプ」というのが定番になっています。この「FET受け」の部分は入力インピーダンスを高める常套手段ですが、2SK241のソース接地を採用しているものが殆ど。確かにお手軽回路で外付け部品数も圧倒的に少ないことから採用され易いわけですが、広帯域アンプとしては如何なものか・・・この辺りに疑問が残ることから、このFETアンプ部分の特性を調べてみました。
この回路の入出力特性を調べました。肝になるのはドレインに接続されている抵抗と、負荷抵抗「R」です。
まずは、ドレイン抵抗が440Ωの場合。ネット上の製作記事では、ドレイン抵抗が470Ωのものが多かったため、これに近い値にしています。
約2倍のゲインが稼げる3dBにラインを引いています。負荷抵抗を次段のエミッタ接地アンプの入力インピーダンス程度で幾つか振ってみました。
3dB以上のゲインが保証できる帯域は、負荷抵抗1MΩのものを除いて13MHz前後までであり、この周波数以下で使う周波数カウンタのバッファとしては良さそうです。さらにその上・・・20MHzを超えるとマイナスゲインとなり、あまり宜しくないことも解ります。
では、ドレイン抵抗を半分の220Ωにしてみましょう。
低い周波数のゲインが平坦化しています。こういう特性の方が、周波数カウンタのバッファには向いていますね。おまけに、高域も若干伸びていることが解ります。ゲイン2dB程度で良ければ、510Ωの負荷でも20MHzくらいまでは使えそう。
ちなみに、両方とも50Ω負荷にすると・・・
何やら、非常にフラットな特性になります。これでは、ソースフォロワみたいですね。つまり、後置のアンプのインピーダンスは、あまり低すぎると困る（ゲインが稼げなくなる）ことになります。
上記の結果から考えると、後置のアンプとしてある程度広帯域でフラットなものが準備できるようなら、案外「ソースフォロア」を前置する格好でも良さそうですが、それなら2SK241のチョイスは不適切・・・2SK192Aの方が良さそう。逆に「アンプ」として前置するなら、少しバイアスを工夫して広帯域化を図りたいところ・・・何れにせよ、ゆっくり考えたいと思います。
修正 2015.12.02 回路図の表題間違いをこっそり差し替え・・・
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