FET mit sehr kleiner Gate-Kapazität und sehr kleiner Mil ler-Kapazität gesucht

Marte Schwarz schrieb:

Hallo,

wenn man von einer Stromverstärkung von minimal 100 ausgeht, dann bewirken die Effekte durch den Basisstrom und den Eingangswiderstand des Transistors nur eine geringe Abweichung. Diese habe ich daher zum ersten Verständnis mal weggelassen.

Der FET hat eine Abschnürspannung von typisch 3 V, d.h. es fliessen im Ruhezustand maximal 3 mA durch Source, der Transistorstrom beträgt dann

2,4mA (3V- U_BE/100 Ohm) und der Basistrom ca.1/100 davon oder 24 µA d.h. annähernd 1% Abweichung vom ersten vereinfachten Modell.

"Erheblich" würde diesen Einfluss von maximal 1 % auf den Strom eher nicht nennen auch wenn der Transistor zur Gesamtfunktion wesentlich ist.

Wenn man die Schaltung mal aufgebaut und durchgemessen hat (ich habe das schon hinter mir) oder wenigstens mal eine Simulation dazu durchgeführt hat dann versteht man die Schaltung möglicherweise besser.

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Für den Millereffekt ist AFAIK nicht die Konstanz der Drainspannung entscheidend sondern die Konstanz der Drain-Gate-Spannung wegen der Auswirkung auf die Drain-Gate-Kapazität. Die Eingangskapazität beim JFET hängt ähnlich wie bei einer Diode von der Sperrspannung ab.

Für den Arbeitspunkt des FET ist es auch egal ob der Spannungsabfall durch den Strom vom Sourcewiderstand alleine kommt oder durch den Strom vom Transistor (ohne Lastwiderstand wie im Schaltplan) bei einer bestimmten Spannung schnürt er halt ab, siehe das Datenblatt.

Möglicherweise ist eine weitere Diskussion mit Dir erst nach Abklingen der Grippe oder nach dem Aschermittwoch und nach Messungen oder einer Simulation der Schaltung sinnvoll.

Falls ich total daneben liege so bitte ich ergänzend um Meinungen von grippefreien Mitlesern.

Viele Wege führen nach Rom.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer
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Hallo Joerg,

diese Schaltung auf Seite 2 oben ist genau das Richtige. Die eliminiert nämlich Cgd und Cgs bis auf wenige %, wenn man das Ganze vom Eingang aus betrachtet.. Hätte der Sourcefolger exakt Verstärkung 1, dann wäre sowohl Cgs als auch Cgd "elimiert".

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Helmut

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Helmut Sennewald

Denke ich auch, er will ja "nur" unter 1pF kommen und das geht damit. Ich hoffe nur, wir haben Harald jetzt nicht verschreckt ;-)

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hi Bernd,

Und darin liegt der Denkfehler. Der Basisstrom wirkt massiv auf den Kollektorstrom, der wiederum massiv auf den Sourcewiderstand einwirkt, womit das ganze gar nicht mehr vernachlässigbar bleibt.

Wie kommst Du da drauf? Da fließt das meiste durch den PNP.

und wo fließen bei Dir dann die 2,4 mA hin? in der Schaltung TL/H/6791-23 auf Seite 8 der AN32 von National Semiconductors, um hier noch einmal evtl unsicherheiten auszuschließen, fließt dieser Strom in den Sourcewiderstand hinein, was bei Deiner Betrachtung irgendwie unter den Tisch fällt.

Ich hab gerade mal ein bischen LTSpice gespielt. Ich hängs hinten mit dran, dann brauchst Du nicht alles auch zu malen ;-)

Keine Sorge, Miller kenn ich zu gut, der hat mich schon genug Schweiss gekostet.

Ich hab sie hinten mal drangehängt, dann mal weiter. Sourcestrom, ziemlich gut bei 0,8 mA. Mit 1 Ohm anstelle der 100 Ohm tut sich nicht viel, sinkt auf laue 0,68 mA ab. Mit Deiner Stromquellenthese komm ich da nicht weit.

Es wird ohne die 100 Ohm die Bandbreite ein bischen besser, die Verstärkung ein bischen genauer (also auch besser), ansonsten kann ich weder bei der Frequenzverlaufsbetrachtung noch bei der Impulstreue wenig erkennen, was mich dem Sinn der 100 Ohm näherbringen könnte.

würde mich auch freuen.

Marte

Hier ausschneiden und in LT-Spice einkleben: ____________________________________________________________________ Version 4 SHEET 1 880 680 WIRE 288 16 128 16 WIRE 416 16 288 16 WIRE 288 48 288 16 WIRE 416 48 416 16 WIRE 128 80 128 16 WIRE 288 160 288 128 WIRE 128 208 128 160 WIRE 224 208 128 208 WIRE 128 256 128 208 WIRE -224 320 -320 320 WIRE 16 320 -160 320 WIRE 80 320 16 320 WIRE -320 336 -320 320 WIRE -320 352 -320 336 WIRE 128 384 128 352 WIRE 288 384 288 256 WIRE 288 384 128 384 WIRE 544 384 288 384 WIRE 672 384 608 384 WIRE 16 416 16 320 WIRE 128 416 128 384 WIRE 672 416 672 384 WIRE -320 448 -320 432 FLAG 416 128 0 FLAG 128 496 0 FLAG -320 448 0 FLAG 16 496 0 FLAG 672 384 OUT FLAG -320 336 IN FLAG 672 496 0 SYMBOL njf 80 256 R0 SYMATTR InstName J1 SYMATTR Value 2N4416 SYMBOL europa\\pnp 224 256 M180 SYMATTR InstName Q1 SYMATTR Value 2N5087 SYMBOL res 112 64 R0 SYMATTR InstName R1 SYMATTR Value 1k SYMBOL res 272 32 R0 SYMATTR InstName R2 SYMATTR Value 100 SYMBOL res 112 400 R0 SYMATTR InstName R3 SYMATTR Value 1k SYMBOL voltage 416 32 R0 WINDOW 123 0 0 Left 0 WINDOW 39 0 0 Left 0 SYMATTR InstName V1 SYMATTR Value 10 SYMBOL voltage -320 336 R0 WINDOW 123 24 132 Left 0 WINDOW 39 0 0 Left 0 SYMATTR InstName V2 SYMATTR Value PULSE(0 1 100n 1n 1n .5u 1u) SYMATTR Value2 AC 1 0 SYMBOL res 0 400 R0 SYMATTR InstName R4 SYMATTR Value 10Meg SYMBOL cap -160 304 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C1 SYMATTR Value 100n SYMBOL res 656 400 R0 SYMATTR InstName R5 SYMATTR Value 10Meg SYMBOL cap 608 368 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C2 SYMATTR Value 100n TEXT -162 520 Left 0 !.tran 2u TEXT -160 584 Left 0 !;ac dec 100 1k 1G

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Marte Schwarz

Marte Schwarz schrieb:

Hallo,

danke erstmal für die Mühe. LT-Spice muss ich erst noch installieren - ich vertrau aber Deinen Ergebnisssen.

Den Strom durch den Sourcewiderstand vom Transistor herkommend habe ich erstmal vernachlässigt. In der Praxis kommt ja auch noch ein Lastwiderstand dazu der einen Teil des Transistorstromes übernimmt und da wirkt sich dann der 100-Ohm Emitterwiderstand postiv aus als Strombegrenzer und Verhinderung von thermischem Weglaufen (Der Lastwiderstand kann ja z.B. auch 600 Ohm oder gar 50 Ohm betragen, die Verlustleistung hängt dann auch vom Pegel und der Betriebsspannung ab). Bei der Schaltung mit Verstärkung fliesst schon wegen des

10-kOhm-Widerstandes nur ein Teil des Transistorstromes durch den Sourcewiderstand.

Für AC kann man auch erstmal den FET-Teil als Phasensplitter betrachten, d.h. sowohl am Sourcewiderstand als auch am Drainwiderstand liegen annähernd gleich hohe AC-Spannungen umgekehrter Phase an. Die AC-Spannung moduliert dann den Strom durch den Transistor. Der Mittelwert dieser Konstantstromquelle ist durch den Arbeitspunkt vorgegeben.

Wichtig ist ja, dass das Modell zu praktischen Ergebnissen führt. Und ich komme da mit meinem Stromquellenmodell gut klar. Eine starke Rückkoppelung ist natürlich auch noch vorhanden. Alternativ kann man den Transistor natürlich auch als Verstärkerstufe betrachten.

Ob der 100-Ohm-Widerstand Auswirkungen auf die Schwingneigung hat, da bin ich nicht sicher ob man das mit einer Simulation leicht herausfinden kann ich würde da einen Schaltungsaufbau vorziehen auch bei Betrachtung der thermischen Stabilität.

Hauptsache ist das Ergebnis und die Bootstrapschaltung aus der Appnote auf Seite 2 sollte wohl für den OP taugen sofern Frequenzgang und Einschwingverhalten für seine Anwendung taugen, die hatte ich auch schon mal aufgebaut.

Bernd Mayer

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Bernd Mayer

NEIN! Vielen Dank für Eure zahlreiche Hilfe!

Ich werde es mit dem BF998 in Kaskodeschaltung und wenn nötig mit Bootstrap probieren. Das ganze wird fliegend 3D verdrahtet und dann gut in Spiritus und Aceton gewaschen. (max. 1cm^3 verbauter Raum)

Mit freundlichen Grüßen Harald Noack

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Harald Noack

Hi Bernd,

na denn mach mal, ich hoffe, dass die wenigstens nicht das Format so weit verändert haben, dass die Datei so noch lesbar bleibt, ich hab bei mir nämlich noch ne ganz alte Version drauf (und ein ganz spezieller Grund, warum das in den nächsten 10 Wochen auch noch so bleiben wird)

Wenn dem so wäre...

was ich bisher in der Simulation sehe, ist eigentlich nur eine Verschlechterung des Verhaltens, egal, an welchem Parameter ich drumherum drehe.

Das willst Du bei der Schaltung sicher nicht tun. Und selbst dann sieht die ganze Schaltung ohne die 100 Ohm wesentlich besser aus.

Auch wenn Du das noch oft wiederholst, es ist nicht so. Weder in der Simulation noch wenn man es analytisch zu Fuß betrachtet. Die AC-Spannungam Drain ist viel kleiner als am Source.

Nur deckt sich das Ergebnis der Simulation nicht mit den Schlußfolgerungen aus Deinem Stromquellenmodell.

Laut Simulation tut sich da wenig, das mag aber an den Modellen und fehlenden parasitären Komponenten liegen.

Die thermische Stabilität, bzw die Empfindlichkeit auf Variation von Bauteiltoleranzen kann man in Spice ja schnell mal antesten, indem man z.B. brachial andere Transistoren einsetzt. Da tut sich relativ wenig und auch hier bleibt die Sache ohne 100 Ohm besser.

Was den Aufbau angeht, denke ich muss ich noch ein bischen warten, bis ich wieder an Messgeräte drankomme, die im Bereich um 100 MHz besser mitspielen, als meines hier. Mein DSO kann nur bis 100 MSps und das Analoge ist mit 20 MHz angegeben. Mein Frequenzgenerator macht beim MHz auch Feierabend. Ich denke, in den Frequenzbereichen werde ich noch nicht viel sehen, wenn ich die Simulation richtig verstehe. Bei mir gehts eben öfter in die mHz als in die MHz ;-)

Marte

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Marte Schwarz

Versuch's lieber in umgekehrter Reihenfolge. Die Kaskode wird Dir nicht Deine 1pF liefern koennen und die Verstaerkung ist toleranzbehaftet, mit dem Bootstrap kannst Du schneller zum gemuetlichen Teil des Tages uebergehen ;-)

Aber nicht dabei rauchen :-)

Und vor dem Vergiessen photographieren, solche Loetskulpturen sind immer wieder schoen.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Als Ersatzteil fuer Picoprobe Tastkoepfe kann man etwas aenliches kaufen:

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Die spitzen (mit FET drin) sind nicht besonders teuer weil sie so leicht kaputt werden.

Chris

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Chris Jones

Danke, Chris, sehr interessant. Dann gibt es ja zumindest ein Quelle.

Wir hatten bei Kunden auch unbonded devices eingesetzt, aber das war alles Sonderanfertigung bei Foundries nur fuer uns.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hi all,

Na ja, das sieht schon nach Gehäuse aus, nur nicht TO92. Im Text des Links (bzw spätestens im PDF dahinter) steht aber auch ein Hinweis, dass wohl auch hier mit Bootstrap die Kapazität abgesenkt wird.

Marte

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Marte Schwarz

Ja, stimmt wahrscheinlich. Es enthielt aber keine ESD dioden, soweit ich weiss.

Chris

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Chris Jones

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