Integrierte Schaltkreise
Integrierte Schaltkreise
Warum ist das wichtig für den Amateurfunk?
- Vorverstärker: MMICs als rauscharme Verstärker direkt an der Antenne
- Breitbandverstärker: Empfänger ohne Bandumschaltung dank breitbandiger ICs
- Mikrowellenprojekte: 2,4 GHz, 5,7 GHz, 10 GHz und höher
- Eigenbau: Weniger externe Bauteile, einfachere Schaltungen
Frage AC601: Was ist eine integrierte Schaltung?
Frage AC601 fragt nach der Definition einer integrierten Schaltung.
Eine integrierte Schaltung ist eine komplexe Schaltung auf einem Halbleitersubstrat (meist Silizium). Alle Bauteile entstehen in einem gemeinsamen Fertigungsprozess - sie werden nicht einzeln zusammengelötet.
- "Vergossene Schaltung aus Einzelbauteilen": Das wäre ein Hybridmodul - die Bauteile sind einzeln gefertigt und nur vergossen
- "SMD-Bauteile": SMD sind zwar klein, aber immer noch diskrete Einzelbauteile auf einer Platine
- "Zusammenschaltung von Baugruppen": Das beschreibt ein komplettes Gerät, nicht einen IC
Frage AC602: Was enthält ein MMIC?
Frage AC602 fragt nach den Bauteilen in einem MMIC.
Ein MMIC enthält alle aktiven UND passiven Bauteile auf einem Halbleiter-Substrat:
- Aktive Bauteile: Transistoren (verstärken das Signal)
- Passive Bauteile: Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten (für Anpassung und Filterung)
• Meist für niedrige Frequenzen
• Silizium als Substrat
• Vielseitig einsetzbar
• Günstiger in der Herstellung
• Optimiert für Mikrowellen (GHz-Bereich)
• Oft GaAs oder GaN als Substrat
• Alle Bauteile für HF optimiert
• 50 Ω Ein-/Ausgangsimpedanz
- "Nur aktive Bauteile": Nein, auch die passiven Bauteile (R, C, L) sind auf dem Chip integriert
- "Nur passive Bauteile": Dann könnte der MMIC nicht verstärken!
- "Auf einer Leiterplatte": Dann wäre es kein monolithischer (aus einem Stück) Schaltkreis
Frage AC603: Vorteile des MMIC
Frage AC603 fragt nach den Vorteilen eines MMIC gegenüber einem diskreten Transistorverstärker.
Ein MMIC bietet breitbandig eine hohe Verstärkung mit weniger Bauteilen.
| Eigenschaft | Diskreter Verstärker | MMIC |
|---|---|---|
| Bandbreite | Meist schmalbandig | Breitbandig (DC bis GHz) |
| Externe Bauteile | Viele (Anpassnetzwerke) | Wenige (nur Abblockkondensatoren) |
| Abgleich | Oft nötig | Nicht nötig |
| Reproduzierbarkeit | Schwierig | Sehr gut |
- "Schmalbandig": Das Gegenteil ist der Fall - MMICs sind für Breitbandigkeit bekannt
- "Hoher Eingangs-, niedriger Ausgangswiderstand": Das wäre ein Impedanzwandler, kein typisches MMIC-Merkmal
- "Einstellbare Impedanz": MMICs haben feste Impedanzen (typisch 50 Ω)
Frage AC604: Typische MMIC-Eigenschaften
Frage AC604 fragt nach typischen Eigenschaften eines MMIC.
Typisch für einen MMIC: Ein- und Ausgangsimpedanz entsprechen üblichen Leitungsimpedanzen (z. B. 50 Ω).
Diese 50-Ohm-Anpassung ist ein entscheidendes Merkmal: MMICs können direkt in HF-Systeme eingebunden werden, ohne dass aufwendige Anpassnetzwerke nötig sind. Die meisten Koaxialkabel und HF-Leitungen haben 50 Ω Impedanz.
- "Verstärkung ab 0 Hz": MMICs sind für Hochfrequenz optimiert, nicht für Gleichspannung
- "Nur im Mikrowellenbereich": Viele MMICs funktionieren auch bei niedrigeren UHF-Frequenzen
- "Schmalbandig": Widerspricht dem breitbandigen Design von MMICs
Anwendungsbeispiel: MMIC-Vorverstärker
Ein typischer MMIC-Vorverstärker für 2 m (144 MHz) oder 70 cm (432 MHz) braucht nur wenige externe Bauteile:
- Eingangskoppelkondensator: Trennt die Gleichspannung vom Eingang
- Ausgangskoppelkondensator: Trennt die Versorgungsspannung vom Ausgang
- Vorwiderstand: Begrenzt den Strom durch den MMIC
- Abblockkondensator: Entstört die Versorgungsspannung
- "Halbleitersubstrat" → IC-Definition (AC601)
- "Aktive UND passive" → MMIC-Inhalt (AC602)
- "Breitbandig" → MMIC-Vorteil (AC603)
- "50 Ohm" → MMIC-Impedanz (AC604)
Zusammenfassung für die Prüfung
| Frage | Thema | Richtige Antwort |
|---|---|---|
| AC601 | Definition IC | Komplexe Schaltung auf Halbleitersubstrat |
| AC602 | MMIC-Bauteile | Alle aktiven UND passiven Bauteile auf Halbleiter |
| AC603 | MMIC-Vorteile | Breitbandig hohe Verstärkung, weniger Bauteile |
| AC604 | MMIC-Impedanz | Ein-/Ausgang entspricht 50 Ω Leitungsimpedanz |
Wissenskontrolle
0 / 4 Fragen richtigEine integrierte Schaltung ist ...