Versterker tot 100MHz, niet 50 Ohm maar laagohmig

Op 22 november 2023 17:46:42 schreef Hoeben:
Dus alle RF versterkers gaan niet werken met hun 50 Ohm uitgangsimpedantie.

Een RF versterker is gemaakt voor aan een 50 ohm load te leveren. De uitgang impedantie is veel lager, ik dacht 8 tot 10 ohm. Je kunt ze gebruiken maar dan moet je de swr beveiliging weghalen en het vermogen beperken tot de max stroom die hij in 50 ohm zou mogen leveren. Dat lukt niet vanaf DC. Zelfbouw ? Zal niet eenvoudig zijn als hij vlak moet zijn. De impedanties varieren nogal wild over 100 MHz. Alles moet min of meer ohms zijn. Ik heb wel eens de ingang van wat scopen gemeten tot 100 MHz. Die 1M was bij mijn toenmalige 100 MHz Rigol bij 10 MHz al minder dan 50 ohm.

HP had meetversterkers die bij DC beginnen. Ik heb er een, maar die gaat maar tot een paar honderd kHz. Ze hadden ook een RF versie maar die begon volgens mij bij een paar MHz.

Ik heb een moderne functie generator met ingebouwde versterker. Ik zal een de specs opzoeken. Ik heb thuis nog een R&S AFGU staan. Die heeft een 5 ohm uitgang, doet 30 MHz maar die haalt bij lange na geen 3A

EDIT: MFG-2260MFA, gaat tot 160 MHz maar het versterkerdeel gaat maar tot 100 kHz en 1,6A.

https://www.eleshop.nl/testen-meten/emc-pre-compliance/versterkers.htm… Diverse versterkers tot in de GHz maar ik heb niet naar de output capaciteit gekeken. Deze komt in de buurt. 30W en vanaf 100 kHz tot ver over de 100 MHz

Hi Hoeben,

Ik hoop dat je je realiseert wat je vraagt of nodig hebt...

Load tussen 0,001 en een paar Ω met een bandbreedte van 100MHz en 3-Ampere.
Oja, tot 1% vervorming mag, pffff dat valt even me zeg.

Wat Fred aangeeft is al iets in de richting, maar komt niet overeen met wat je vraagt, denk hier eens aan...
Bijvoorbeeld je load is bij 30MHz 0,1Ω met een flink irreëel deel, waarschijnlijk inductief.
Hoe ga jij die load aansturen wat voor soort verbinding en dat is nog maar een van je problemen.

En dan heb ik het nog niet gehad over hoe zo'n versterker stabiel moet blijven onder dat soort belastingen?
De versterker die Fred voorstelt kan je met een transformator wat uitgang impedantie betreft omlaag brengen.
Dan heb je waarschijnlijk ook weer een netwerk tussen de versterker en de trafo nodig,
die er voor zorgt dat de versterker in de lage frequentie door de trafo geen kortsluiting ziet.

Dat wordt een heel duur project denk ik, die jij zelf waarschijnlijk niet gaat bouwen, of je moet veel kennis hebben van HF techniek tot 1GHz bij grote vermogens.
Iedere mm bedrading is belangrijk bij deze toepassingen!

Lijkt mij een leuk project, maar heb te weinig kennis om dat verder te ontwikkelen.
Je komt dan denk ik toch uit bij een specialist die deze techniek goed onder de knie heeft, of bij Fabrikanten die dat soort braadband versterkers bouwen.

Vooral je belasting impedantie zal een probleem bij die grote stromen en bandbreedte.
Ik hoor graag wat je oplossing gaat worden.

Groet,
Bram

Op 22 november 2023 17:46:42 schreef Hoeben:
Ik heb voor een technische toepassing een versterker nodig van liefst DC (evt enkele kHz) tot 100 MHz. Uitgangsstroom liefst een 3A. Spanning hooguit een 10V. Niet teveel vervorming, tot een procent mag nog wel.

Wat ga je uitvinden?
Het is toch niet iets voor onze audiovrienden met gouden oortjes?

Bij zulke hoge frequenties moet je ook zorgen dat de kabel aan beide uiteinden is afgesloten met een weerstand met dezelfde waarde als de karakteristieke impedantie van die kabel. Anders krijg je te maken met staande golven en dus energieverlies. En kabels met zo'n lage waarde als die jij nodig zou hebben bestaan niet.

Overigens ben ik ook erg benieuwd wat je aan het uitvinden bent...

Ha Hoeben,

Dit is te weinig info, wat wil je gaan versterken ?
Je vraag met betrekking tot de vervorming denk ik aan een sinus golfvorm....
Dit is belangrijk voor de keuze van de eindtrap ( klasse ) waar de versterker gebruikt moet worden.
Voor wat de prijs betreft zal zelfbouw een redelijke oplossing zijn kant en klaar € 3000,- zelfbouw ,,,,,,,,,,,,,,,€ 400,- .

Groet,
Henk.

Waar ik wat eisen kan laten vallen is op vervorming. Laten we zeggen 5% tot 10%, erger moet echt niet worden. Met die frequenties gaat een overall feedback niet lukken. Het gaat om een fysica-experiment waar ik verder niet teveel van kan zeggen. En inderdaad worden alleen sinussen gestuurd, ik ga een toongenerator gebruiken.

De kabel kan ik kort houden (paar cm), ook bij 100 MHz is dat geen probleem als hij maar kort genoeg is.

Het probleem is eerder de eindtrap die stabiel blijft bij laagohmige belasting en die frequenties en stroom aan kan sturen. Gelukkig is de belasting redelijk resistief als alles getuned is.

Versterkers zijn er genoeg maar alles is 50 Ohm. Trafos hebben altijd een beperkte bandbreedte. Liefst zie ik gewoon een versterker met transistoren of fets.

Als er "genoeg" versterkers zijn is de eenvoudige oplossing een 50Ω dummy load in serie met de belasting. Een 0,5 kW volstaat.
Dat is eenvoudig en niet onrealistisch, maar ik heb vraagtekens bij de stelling dat zowel de beschikbaarheid van de versterker als de aanpassing geen probleem is.

Op 22 november 2023 17:46:42 schreef Hoeben:
versterker ... van liefst DC (evt enkele kHz) tot 100 MHz. Uitgangsstroom liefst een 3A. Spanning hooguit een 10V. [...]
De load is laagohming, milliohms tot hooguit enkele ohm.

De belasting varieert dus met een factor duizend ongeveer, terwijl toch de stroom even groot moet zijn.
Dat vraagt dus om een stroombron, ofwel een versterker met een redelijk hoge uitgangsweerstand.

Twee losse gedachten:
1.Stel dat je bijvoorbeeld een 500 W HF-versterker zou nemen, bedoeld voor 50 ohm. Aan de uitgang zet je jouw belasting plus een serieweerstand van 50 ohm - een forse, maar verder heel gewone, dummyload.
De versterker ziet dan een totale belasting van ergens tussen de 50 en (bijvoorbeeld) 55 ohm, wat nagenoeg ideaal is: zo mooi is het anders nooit, voor zulke versterkers.
De stroom in de serieschakeling, en dus door jouw belasting, zou dan ca. 3,1 A bedragen, bijna onafhankelijk van of de belasting nu 3 mΩ is, of 3 Ω.

De gewone handelsmodules hebben voor jouw toepassing twee problemen.
Om de vervorming (harmonischen) binnen de specs te houden, gebruiken ze filters, die omgeschakeld worden: 1-2, 2-4, 4-8 MHz..., dat werk.
Als je daar geen tijd voor hebt, dan kun je die weglaten - de versterker levert evengoed zijn vermogen wel -, maar de klasse-AB single ended eindtrap vervormt dan sterk.
Je zou zelf een AB-balanseindtrap kunnen bouwen (net zoals in een audioversterker).

Het andere probleem is toch het frequentiebereik. Het is al mooi als zo'n module vanaf 500 kHz of 1 MHz werkt. Om lager te komen zou je de zelfinductie van de uitgangstrafo en/of collectorspoel(en) moeten vergroten, maar dat kost je dan weer frequentiebereik aan de hoge kant.

2. Misschien zou je 'from scratch' een (bijna-)gelijkstroomgekoppelde versterker volgens model van een audioversterker kunnen bouwen. Vergeet ingewikkelde tegenkoppeling, bouw gewoon zo rechttoe-rechtaan mogelijk; vervorming is dan het probleem niet.
Als je bijv. uitgaat van een 8 ohm ontwerp, dan zou die 8 ohm in serie met je belasting staan, zodat je maar zo'n 75 W hoeft te maken. Wel zal dan bij de hogere belastingweerstanden, een paar ohm, de stroom wat meer afnemen: je stroombron is wat laagohmiger dan in het eerste voorbeeld.

--
Aangezien het doel geheim is, kunnen we natuurlijk geen alternatieven voorstellen. Toch een opmerking:
Er zijn experimenten waarbij men niet de excitatiefrequentie variëert, maar in plaats daarvan het magnetisch gelijkveld. De frequentie is dan constant, en de aanpassing aan de sample chamber dus ook; alleen de stroom door de elektromagneet hoeft te worden geregeld.