Pemikiran soal Mosfet untuk Amplifier HF

Beberapa kali membaca tulisan klasik dari luden soal pemakaian Mosfet umum alias mosfet switching yang dipakai untuk RF (Radio Frequency). Tulisan panjang lebar dari luden ini menarik, karena seiring waktu ada update pemikiran.

Ada kontradiksi, bahwa mosfet RF berharga sangat mahal dibanding Mosfet untuk switching. Yang satu juga susah diperoleh, yang lain ada dimana-mana. Hanya dengan 20rb dapat diperoleh sebiji IRFP250. Tapi perlu duit 500rb untuk sebuah Mosfet MRF300. Padahal bentuk fisik nyaris sama case model TO247.

Godaan harga murah plus bisa “dipakai” membuat mosfet switching dilirik untuk bahan amplifier HF.

Sampai dimana Mosfet kelas rakyat jelata ini dikatakan layak? Tidak dipungkiri amplifier HF yang menggunakan Mosfet jenis ini sebagian terdengar kasar, modulasi hancur, meski daya besar. Apakah sejatinya seperti itu?

Tidak bisa disalahkan, harga murah membuat siapa saja bisa membuat. Entah berkualitas apa tidak yang penting signal keluar. Paradigma power besar lebih dominan dibanding kualitas signal bersih dan proporsional. Lha untuk apa membuat amplifier jika tidak power besar sebagai tujuan?

Jarum SWR hanya menunjuk sebagian aspek dari signal RF. Mata tidak bisa melihat jika signal yang keluar ternyata seperti orang pergi kondangan: pergi ramai-ramai bersama anak cucu plus tetangga kiri-kanan.

Dari grafik waterfall ala SDR bisa dilihat signal yang keluar apakah bersih atau ramai. Apakah signal pendamping kiri-kanan kecil atau hampir sama tinggi dengan signal utama? Apakah signal yang keluar SSB atau DSB?

Apakah pada kelipatan frekuensi atas & bawah juga besar? Jila memancar di 7 MHZ, dan pada frekuensi 14MHz cukup jelas didengar, mungkin LPF/ BPF kurang baik?

Saya memikirkan pemakaian Mosfet copotan BTS yang murah meriah agar bisa dipakai untuk rentang HF. Ada beberapa tipe yang bisa dipakai dengan layak.

Apa kelebihan Mosfet RF di banding Mosfet switching? T junction sampai 225 derajat celcius. Artinya jika mosfet biasa sudah leleh jeroannya, maka mosfet RF bisa lebih 50 celcius menahan panas dibanding 175 derajat.

Ciss, Crss sangat kecil. Rentang HF akan mudah dilalui. Jika menggunakan Mosfet dengan Ciss 2500pF katakanlah, maka saat mosfet dipacu di 21MHz, maka penguatan akan drop sampai 0 bisa-bisa.

Tapi untuk sebagian rakyat jelata, (yang untuk beli token listrik saja jadi prioritas) kemauan dan tekad untuk eksperimen jauh lebih penting daripada tidak melakukan apa-apa karena terkendala biaya. Mosfet apapun apalagi yang murah meriah kenapa tidak?

32 tanggapan untuk “Pemikiran soal Mosfet untuk Amplifier HF

  1. Jika sebuah hf liniear amplifier menggunakan mosfet ( IRF150/IRF260 misalnya) menimbulkan suara cacat/nyekrak/tertahan, itu secara umum penyebabnya apa Mas …?

    1. Penguatan tidak linear. Ada banyak faktor seperti : model push-pull tidak seimbang saat bekerja, penguatan terlalu besar, mosfet yg bocor, dan faktor kapasitansi internal mosfet.

      Penyebaran panas pada heatsink yg tidak seimbang antar mosfet juga pengaruh. Arus yg terlalu besar pada drain mosfet (mungkin bisa dicoba pakai VDS lebih tinggi agar arus lebih kecil). Idle current yg seimbang juga pengaruh.

      Sejatinya, mosfet kelas irex yg murah meriah punya jeroan semikonduktor yg tidak didesain untuk RF. Saat bekerja di area RF ibarat “getaran” mesin terasa kasar dibanding mosfet khusus RF.

    1. Batasan tergantung mosfet dipakai di frekuensi mana. Saya pernah coba nilai Ciss sampai 10000pF, untuk 80m sama 40m band masih ok. Tapi drop sampai nol alias gak keluar sama sekali ketika ke 20m. Ibarat mau mandi isi air dulu. Kalau bak air besar, waktunya jadi lama sebelum mandi. Frekuensi semakin tinggi butuh Ciss kecil.Sebagai patokan, IRFP250 punya Ciss 2700pF.

  2. Oke om sya sudah paham skrng..dari kmarin masih ragu mau nyoba experimen pke mosfet itu..
    Terimakasih om penjelasannya..

    1. Saya belum coba mosfet ini, jadi ini sekedar teori saja. Untuk 80m/40m band mungkin bisa. Nilai Ciss 8300pF termasuk besar, jadi push-pull 2x mosfet saja. Untuk 20m band, kebanyakan drop parah.

      Nilai Crss kritis (slope curam) di tegangan kecil 10V-20V. Saran saya pakai tegangan VDS 24V-48V. Lihat grafik kapasitansi vs VDS.

      Maksud slope curam, perubahan VDS sedikit saja karena supply kurang stabil, menyebabkan nilai Crss berubah drastis. Ini yg sebabkan amplifier tidak linear.

    1. Kalau bisa dapat mosfet RF yg orde 1GHz lebih baik. Apalagi yg “unmatched” hehe. Tapi yg terakhir jarang ada.. kebanyakan mosfet BTS sudah di set ” match internal” antara input sama output di frek UHF. Dari pengalaman, mosfet copotan BTS orde 1GHz jalan mulus dan awet tidak jebol2..

      1. Waduwh mas, “Unmatched” MOSFET ini barang sultan tapi sebanding dgn kepuasan ya haha, tapi kalo kelas copotan BTS, namanya juga barang recehan ya agak berlebihan kalo pengen dapet Po at P3dB, bisa awet di P1dB aja udah bagus kayaknya, kalo saya perhatikan rata-rata RF Amp recehan yg beredar pada Class C Vgs seadanya 0.5Vdc, fun fact design Class C ini entah sengaja atau gak disengaja nyantol juga ke “Unmatched” MOSFET haha

      2. Meski copotan BTS, tidak bisa keluar uang recehan kalau beli baru hehe.

        Gain 3dB? Mungkin salah tulis? Gain sampai 10dB alias10x itu receh bagi mosfet jenis ini. Untuk santai2 output 30-40W (3 tahap Tx mulai dari 2N3904-BD139-Mosfet BTS) sampai suara abis saat Tx tidak akan jebol…

  3. Oo pantes …sy pake mosfet irf 250 n. Pusspull..ciss 2400pf..buat hf 27 Mhz.
    Sy benar2 bingung.. ternyata sinyal gak keluar di drain. Vds 14 v….sy coba input rf 20w att.tanpa pelemahan …cuma mampu narik arus 0.3 AMP…teriak2.. solusinya gimana ?

    1. Jika orde belasan sampai puluhan Watt saja, pakai final mosfet HT seperti AFT05MS006NT1, SX5, RD16… bisa diparalel 2-4x push pull. Atau pakai mosfet semacam IRF510 yg punya nilai Ciss kecil. Kalau orde ratusan Watt, lebih baik pakai mosfet copotan BTS :).

      1. Dikit pengetahuan jadi gak kepikir kalau gate irf250 punya kapasitas 2000pf…pastilah sinyal 27 Mhz diredam ke bumi.
        Nambah ilmu nih….bikin power rf tak semudah power audio…cukup modal telinga udah bisa tahu kwalitas power..

      2. Iya frekuensi semakin tinggi perlu lebih presisi. Termasuk soal PCB & komponen semikonduktor. Hal remeh seperti kabel tak jelas dalam box bisa dianggap “antena” juga hehe. Main di 10/11M lebih susah komponennya dibanding 40/80M soal amplifier daya besar.

  4. Selamat siang om .sya mau tanya nih..sya masih bingung tntang arus drain maksimum sebuah mosfet..misalnya sebuah mosfet irf510..arus drain maksimum 5,6 A..nah disitu bagaimana maksudnya..apakah mosfet tersebuh hanya mampu di suply dengan arus 5,6 A atau arus 5,6 yg di hasilkan?

    1. Maksimum arus 5,6A jika “continuous” (untuk pulse 20A). Contoh Irf510 sebagai saklar untuk perangkat yang menyala terus. Maka arus akan lewat drain ke “load” baru ke source.

      Bikin power supply saklar manual diganti mosfet misalnya. Maksimal 5,6A yang bisa dilewati irf510.

      Dilewati bisa berarti yang “dihasilkan”. Aturan ini berlaku dalam kondisi on/off. Misal menyala terus alias arus mengalir konstan.

      Jika arus mengalir lewat drain berubah-ubah besarnya, maka mosfet masuk area kerja linear. Patokan bukan 5,6A lagi tapi lebih kecil lagi. Lihat grafik SOA.

  5. Coba buka datasheet om chart P1dB & P3dB, kalo di googling keluar definisinya…
    The 1 dB compression point (P1dB) is the output power level at which the gain decreases 1 dB from its constant value. Once an amplifier reaches its P1dB it goes into compression and becomes a non-linear device, producing distortion, harmonics and intermodulation products. Amplifiers should always be operated below the compression point. Kayaknya om michael udah lama ga buka datasheet Hehehe

    1. Hehehe ini saya buka lagi datasheet MRF8S9260HS… Salah tangkap karena fokus ke Po.. dan kelewat masalah kompresi. Sebenernya datasheet jadi gak “relevan” ketika mosfet ini digunakan di HF. Grafik gain response frekuensi tidak tercantum untuk area HF. Dari prediksi logis dengan menarik garis ke frekuensi < 600MHz (bayangkan ditarik sampai 7MHz), gain semestinya hampir nol atau entah seperti apa. Masalah linearitas, meski tidak ada alat ukur, rasanya kompresi 1dB tidak tercapai. Mungkin ingin mencoba?

      1. Kalau dari gurauan sesama engineer, MOSFET ini tetap akan merespon dan memberikan gain yg fantastis jika ditarik kebawah dan tidak akan merespon kalo sebaliknya (jauh keatas), karena begitulah konsep semikonduktor diproduksi. Dan dari bbrp stress test (test yg bikin stress haha), yg bikin persoalan ketika ingin mencapai P1dB (beyond linearity region) apalagi P3dB (ngarep region) adalah “internal matching” unit yg built-in dalam Gate nya ini… DUT jadi hyper-sensitive terhadap input impedance sehingga kalo tetap nekad DUT berakhir dengan short/open gate haha, namun dengan tak berharap banyak dengan Idq 100mA (AB Class), plus pasukan garda depan demi mempertahankan kestabilan impendansinya dengan mengorbankan bbrp dB input power, MOSFET recehan (yang dilarang beli baru) ini sangat layak untuk dinikmati hehe..

      2. Yang menarik, untuk kelas AB, MOSFET ini, (juga BLF7/8) Idq sampai 1A tidak masalah. Dalam eksperimen pernah saya coba sampai 1,7A. Pernah eksperimen juga blok Tx hanya 2 tingkat saja. 2n3904 langsung ke MOSFET ini. Gain sampai 24dB kalau tidak salah. Untuk single ended, output 3904/2053 100-150mW tembus 70W untuk band 40M. Saya tulis di blog ini juga… “5-100W single ended…” Untuk cek linearitas hanya pakai kuping saja hehe he. Sedang cek bentuk signal pakai grafik waterfall dari rtl-sdr.

      3. Iya, secara alami ke Kiri semakin besar gainnya. Diimbangi “internal matching” yang fungsinya dari BPF – band pass filter di frek 800-900MHz jadi band stop filter diluar frekuensi itu. Cuma ketolong dengan gain yang besar sekali? Hanya menduga saja hehe he.

  6. Saya terpesona dengan diskusi om2 disini very mencerahkan, terima kasih telah berbagi. Sementara itu ada yg jual BLF copotan bts sehrga 60rb, apa yg akan terjadi jika didorong dgn 150mW pd f 27mhz catu 13.8v, akankah po jadi 15W? sepertinya ga worthed yah om ?

    1. Idealnya pakai RD16HHF1. Cuma untuk eksperimen “out of the box” bisa dicoba mosfet copotan bts. Untuk PO “mungkin” bisa 15W. Buffer/driver C2053 langsung ke mosfet BLF. Hanya 2 tingkat saja.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s