50MHz高周波増幅回路の計測(2020.05.30) - FETの違いによる利得等の比較 -

2019.05.30新規作成 / 2020.05.30更新

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　50MHz高周波増幅回路についてFETによる利得などの違いについて計測しました。2019.02.01にも同様の計測を行っていますが、測定に使用する基板を新たに作成し直し、計測も新たに行いました。

　【参考リンク】
・50MHz高周波増幅回路の計測(2019.02.01)

JR8DAG/菅野 正人

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【更新情報】
・2020.05.28	回路基板を作成し直して再度計測しました。 2SK241Y、2SK241GR、2SK439E、2SK439F、2SK544F、2SK161O、2SC161Y、2SK192AY、2SK192AGR、D211_D74Z、BF256B、2SK168E、2SK315Eの計測結果を掲載
・2019.02.01	2019.02.01測定結果はこちら 2SK241GR、2SK241Y、2SK439E、2SK544F、J211_D74Z、BF256Bの計測結果を掲載
【測定器】 ・RIGOL DSA815-TG ・トラッキングジェネレーターの出力：-20dBmに-20dBのアッテネータを追加して計測 【回路図】 　ソース接地回路の同調式の高周波増幅回路です。ICソケットを使用してFET、コイル、同調コンデンサ、ソース抵抗を交換できるようにしています。 （計測条件） ・FETを交換して計測(計測周波数：0〜100MHz) ・トラッキングジェネレータの出力-20dBmにアッテネーター -20dBを追加して-40dBmを入力 ・50MHzで利得が最大になるようにコイルを調整 ・発振やノイズ特性などの使い勝手は考慮していない
【実装の様子】 　ICソケットを使用してFETを交換できるようにしています。
撮影：PANASONIC DC-TX2 画像編集：Paintgraphic4Pro
【FETの比較結果の概要】 ・最大利得となるコイルの位置はFETごとに異なりました。以前、コイルの位置はそのままでFETだけを交換して感度比較をしたことがありましたが、より正確な比較をするにはコイルの調整は必要なようです。 ・コイルの使い方などの違いから利得はデータシートに比べて低い値となるようです。 ・利得はJ211_D74Zが少し大きく、帯域幅も狭いという結果になりましたが、ノイズ特性や発振のしやすさなど使い勝手の確認をする必要があると思います。 ・2SK161Yと2SK168Eの利得が良くありませんでしたが、別のFETに交換しても同様であったため個体差ではないと考えます。バイアス電流が適切でなかったなどが考えられますが、原因については不明です。

【計測結果の概要】
FET		ソース電流(mA)	利得(dB)
2SK241Y		4.4	17
2SK241GR		6.3	18
2SK439E		9.6	14
2SK439F		8.8	19
2SK544F		6.0	18
2SK161O		2.6	13
2SK161Y		7.6	0
2SK192AY		5.3	13
2SK192AGR		6.7	15
D211_D74Z		10.8	21
BF256B		10.5	11
2SK168E		14.1	-9
2SK315E		4.8	17

【2SK241Y】(2020.05.28) 　ソース電流：4.4mA。利得は約17dB。

【2SK241GR】(2020.05.28) 　ソース電流：6.3mA。利得は約19dB。2SK241Yより少しだけ利得がある結果となった。

【2SK439E】 　ソース電流：9.6mA。利得は約14dB。2SK241GRに比べて利得が小さい結果となった。

【2SK439F】 　ソース電流：8.8mA。利得は約19dB。2SK241GRと同等かやや利得が大きい結果となった。

【2SK544F】 　ソース電流：6.0mA。利得は約18dB。2SK241GRとほぼ同じ利得となった。

【2SK161O】 　ソース電流：2.6mA。利得は約13dB。ソース電流が小さい割には利得があるという結果となった。 　JR8DAG-6DSB2012の高周波増幅のFETを2SK161Oに変更したときの感度が意外と良かったことから、消費電流に対する利得が高いとも言えるかもしれない。

【2SK161Y】 　ソース電流：7.6mA。バイアス電流が不適切なためか利得はほとんどなし。別のFETに交換しても同じ結果だったため個体差ではない模様

【2SK192AY】 　ソース電流：5.3mA。利得は約13dB。2SK241Yや2SK241GRと比べて利得が低い結果となった。

【2SK192AGR】 　ソース電流：6.7mA。利得は約15dB。2SK192AYより2dB大きく、2SK241GRと比べてやや利得が低い結果ととなった。

【J211_D74Z】 　秋月電子通商などで販売され、2SK192Aの置き換えとして使用できると期待されているFET。 　ソース電流：10.8mA。利得は約21dB。利得がやや高いほか帯域幅も狭いという結果になった。

【BF256B】 　秋月電子通商で販売されている高周波増幅用のFET。ソース電流：10.5mA。利得は約11dB。

【2SK168E】 　規格表では高周波増幅に使用できるFETとなっているが、バイアスが不適切なためか、ソース電流14.1mAとなり、利得は約-8dBとなった。 　FETを別のものに変えても同じ結果となったことから個体差ではないと思われる。 　JR8DAG-6DSB2012の高周波増幅のFETを2SK168に変更したときの受信感度は良好であったため、回路等の最適化が必要かもしれない。

【2SK315E】 　秋月電子通商の在庫処分で入手したFETで、規格表を見ると高周波増幅に利用できるFETとなっている。 　ソース電流：4.8mA。利得は約17dBとなった。