Двунаправленный ВЧ усилитель управляемый напряжением

7 февраля 2022

Ранее мы научились делать двунаправленные усилители и усилители управляемые напряжением. Возникает закономерный вопрос — а можно ли объединить эти идеи, чтобы получить двунаправленный усилитель управляемый напряжением? Оказывается, что можно, и сделать это не так уж сложно.

Методика превращения двунаправленного усилителя в двунаправленный УУН описана в статье Adding AGC to a Termination Insensitive Amplifier [PDF] за авторством Wes Hayward, W7ZOI. В двух словах, идея состоит в следующем. Двунаправленный усилитель (точнее, его половина) является не чем иным, как усилителем с обратной связью, нагруженным на буфер. Оказывается, если между усилителем и буфером поставить УУН, то усиление становится регулируемым, а прочие свойства схемы остаются неизменными.

В качестве примера предлагается использовать УУН из статьи The Hybrid Cascode — A General Purpose AGC IF Amplifier [PDF], авторы Wes Hayward, W7ZOI и Jeff Damm, WA7MLH. Ключевым компонентом схемы является J310 (даташит [PDF]). К сожалению, найти этот JFET в виде компонента для сквозного монтажа в наше время проблематично, а использовать SMD-компоненты как-то не хотелось. В статье говорится, что вместо J310 может быть использован другой JFET. При этом ток утечки стока (Idss) является критическим параметром и влияет на усиление. Подходящей замены у меня в запасах не нашлось.

Если подумать, у нас же уже есть проверенный УУН на 2N3904. Почему бы не воспользоваться им вместо того, что предлагается в статье? Соответствующая структурная схема:

Структурная схема двунаправленного УУН

В верхней части изображен двунаправленный усилитель: усилитель с обратной связью, за которым следует буфер. В нижней части между усилителем и буфером были добавлены УУН и аттенюаторы. Последние нужны для согласования импеданса, а также чтобы не вогнать какой-нибудь из компонентов в компрессию. Полная схема доступна здесь [PDF].

А так она выглядит в моем исполнении:

Двунаправленный усилитель управляемый напряжением

Основное (и единственное?) применение схемы — это реализация АРУ по ПЧ. В качестве последней часто выбирают 9 МГц. Поэтому усилитель тестировался на этой частоте. Зависимость усиления от управляющего напряжения получилась следующей:

Зависимость усиления от управляющего напряжения

Усиление меняется в интервале 26 dB. Максимальное усиление в моем экземпляре составило 18.6 dB. Поигравшись с номиналами аттенюаторов, это значение можно увеличить или уменьшить. Точка компрессии по входу в худшем случае (при максимальном усилении) составила -18 dBm. Схема имеет КСВ по входу не хуже 1.3 на интервале 1-30 МГц. Когда схема обесточена, она имеет КСВ ≈ 10 по входу и выходу.

Потребление тока составило 90-120 мА в зависимости от управляющего напряжения. Последнее может иметь смысл ограничить значением 5 В. Это позволит менять усиление почти линейно в интервале 21 dB при небольшом токе. Замена аттенюаторов 12 dB на аттенюаторы 10 dB компенсирует потерю максимального усиления.

В целом, результатом я доволен. Возможно, это не самая компактная и не самая дешевая из возможных схем. Но она хорошо работает и использует легко доступные компоненты.

Метки: , , .