50Ω Lernplattform für Amateurfunk

Lösungsweg: AF420

Frage: Die Arbeitspunkteinstellung der LDMOS-Kurzwellen-PA erfolgt mit $R_3$. Wie verändert sich der Drainstrom, wenn $R_3$ in Richtung 3 verstellt wird?

1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit einem horizontalen Leiter, einem linken Eingang („HF_IN“) und einem rechten Ausgang („HF_OUT“), einer Biasversorgung („U_BIAS = 12 V“) und einer Leistungsversorgung („U_DD = 50 V“), zwei MOSFETs, zwei Transformatoren, mehreren Widerständen, Kondensatoren und Spulen.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit einem an Masse liegenden horizontalen Leiter unten mit jeweils einem Anschlusspunkt rechts und links. Links oben ist ein Anschlusspunkt „HF_IN“ eingezeichnet. Er ist mit dem oberen Ende der Primärwicklung eines Transformators „T_1 (4:1)“ verbunden. Deren unteres Ende liegt an Masse. Die Sekundärwicklung ist oben und unten jeweils mit dem Gate-Anschluss von zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten MOSFETs K_1 und K_2 verbunden. Die Source-Anschlüsse beider MOSFETs sind miteinander und mit einem Masseanschluss verbunden. Die Drain-Anschlüsse liegen parallel zur Primärwicklung eines Transformators „T_2 (1:9)“. Die Sekundärwicklung geht nach oben an den „HF_OUT“-Ausgang und nach unten gegen Masse. Von der Sekundärwicklung von T_1 geht eine Verbindung über einen 51-Ω-Widerstand R_5 zu einem Verknüpfungspunkt und weiter über einen 6,8-kΩ-Widerstand R_4 nach unten zum horizontalen Leiter. Zu diesem Widerstand gibt es einen parallel geschalteten 100-nF-Kondensator C_4. Vom Verknüpfungspunkt führt nach links eine Verbindung zum Schleifkontakt „2“ eines verstellbaren 220-Ω-Widerstandes R_3. Vom oberen Ende dieses Widerstandes („1“) geht es über zwei in Reihe geschaltete Widerstände – von 270 Ω (R_2 ) und 330 Ω (R_1) zu einem Anschlusspunkt nach links. Zwischen diesem Anschlusspunkt und dem linken Anschlusspunkt des horizontalen Leiters ist ein vertikaler Pfeil nach unten mit der Beschriftung „U_BIAS = 12 V“ eingezeichnet. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Widerständen zweigt eine Verbindung mit einer Zenerdiode (Dreieck nach oben zeigend) ab. Nach unten ist die Zenerdiode mit dem horizontalen Leiter verbunden. Unterhalb der Zenerdiode ist der Leiter mit „U_Z = 6,2 V“ beschriftet. Das untere Ende des verstellbaren Widerstandes („3“) geht über einen 150-Ω-Widerstand R_6 nach unten zum horizontalen Leiter. Von der Mitte der Primärwicklung v des Transformators T_2 geht eine Verbindung über einen 100-pF-Kondensator C_2 zum horizontalen Leiter. Oberhalb von C_2 zweigt ein Leiter nach rechts ab, der über eine 100-µH-Spule zu einem Anschlusspunkt rechts führt. Vom rechten Ende der Spule geht eine Verbindung nach unten über einen 470-nF-Kondensator C_5 gegen Masse. Zwischen dem Anschlusspunkt und dem rechten Anschlusspunkt des horizontalen Leiters ist ein vertikaler Pfeil nach unten mit der Beschriftung „U_DD = 50 V“ eingezeichnet.

Lösung: Der Drainstrom in beiden Transistoren verringert sich.

Mit dem Potentiometer $R_3$ wird die Gate-Vorspannung und damit der Arbeitspunkt der beiden LDMOS-Transistoren eingestellt.

Wird der Schleifer von $R_3$ in Richtung 3 bewegt, nähert er sich dem Massepotential. Dadurch wird die Gate-Spannung kleiner. Die Gate-Source-Spannung $U_\mathrm{GS}$ beider Transistoren nimmt ab und die Transistoren leiten weniger stark.

Der Drainstrom verringert sich somit in beiden Transistoren.