500kHz, wie gaat er mee experimenteren?

Op 9 maart 2010 20:57:00 schreef Frederick E. Terman:
[...]Als je een vierkantsgolf op al zijn harmonischen aan zou passen aan de belasting, dan nòg zouden alle harmonischen samen slechts 19% van het vermogen voor hun rekening nemen; de grondfrequentie bevat 81% van het vermogen.

Maar beter nog: je past de harmonischen niet aan. Je reflecteert ze immers met het filter. Ze komen helemaal niet in een belasting terecht; de eindtrap levert het vermogen voor de harmonischen dus niet.
Natuurlijk moet je er wel op letten dat de fets hogere spanningen of stromen aan moeten kunnen vanwege de ingangsspoel of -condensator.

Het getal vijf heeft Nyqvist niet genoemd, wel twee. Hoger filtert natuurlijk makkelijker, maar dat hoort niet bij die theorie.

Tnx Fred ( de echte Terman (?) voor je opmerkingen. 'k ging iets te snel door de bocht om Fourier hier aan te halen ( 8/(PI)SQR is inderdaad ca 0.81). Om de harmonischen er uit te filteren zonder de eindtrap 'pijn' te doen moeten we die oneven harmonischen afsluiten met een reele impedantie, het uitgangsfilter zou dus kunnen bestaan uit notch filters med een resistieve last. Inderdaad is 2 correct volgens Nyquist maar wel heel krap, 'k hou liever 5 aan. Maar goed, afgezien van dit, is een Class-D haalbaar op 500KHz vandaag de dag?

73/Bram

Hi Bram, leuk dat je ook hier langs komt. We zijn hier niet vies van wat theorie

Op 9 maart 2010 21:39:55 schreef Rd12tf:
En moet het wel zo lineair? Ga je iets met PSK doen?

Ja dat was ik! Er lijken nu wel condities te zijn op 80m ...

Hallo Eugene,

Je hebt natuurlijk gelijk, dit lineaire gedoe van mij is waarschijnlijk een ouderdoms gebrek.
Maar wat doe je als die band uitgebreid wordt met b.v. 25KHz? Dan wil ik met SSB oid werken

73/Bram

P.S. Fred: ja ik ga hier wat meer kijken. Heb trouwens mijn DG8SAQ VNA v2.6 binnen. Kom hier later op terug.

[Bericht gewijzigd door SM0FLY op dinsdag 9 maart 2010 23:53:12 (11%)

Ik denk wel dat het mogelijk is, maar alles behalve eenvoudig.

Trouwens, let wel op met die nyquiist-limiet. Even uitgaan dat je op de nyquist-limiet zit, dus dat je ongeveer met 1MHz samplet. Dan zijn er 2 mogelijkheden:
1. de samplefrequentie is precies twee maal de zendfrequentie. In dit geval is dus om en om een periode volledig signaal, en periode niets. Dus om de periode gaat de eindtrap dus open, of juist dicht. Maar dan stuur je dus eigenlijk gewoon op de originele 500kHz de eindtrap open en dicht. Schiet je niets mee op.
2. Je zit op een net andere frequentie, bijvoorbeeld 1.1MHz waarmee je samplet. Dit levert grote problemen op, want je gaat die eindtrap nooit heel mooi lineair krijgen. Daardoor ga je allerlei menproducten tussen 500kHz en 1.1MHz en harmonischen ervan.

Het bij 2 genoemde probleem is een goede reden om altijd te samplen op een veelvoud van de zendfrequentie. De bij 1 genoemde reden zorgt ervoor dat je eigenlijk pas vanaf 2.5MHz samplingrate van een daadwerklijk verschil met een schakelende eindtrap.

Op 9 maart 2010 23:10:36 schreef SM0FLY:
Om de harmonischen er uit te filteren zonder de eindtrap 'pijn' te doen moeten we die oneven harmonischen afsluiten met een reele impedantie, het uitgangsfilter zou dus kunnen bestaan uit notch filters med een resistieve last.

Welnee, dat doen we toch nooit zo? Iedere normale zendereindtrap wordt gevolgd door een filter, maar daarin zitten eigenlijk nooit belastingen voor de harmonischen. En dat hoeft ook niet.

Zonder nu te theoretisch te willen worden (maar dit is een praktijkvraag), kijk eens naar dit principeschema. De bron (een FET brug, bijvoorbeeld) kan als een spanningsbron beschouwd worden; hij levert een vierkantsgolf wat spanning betreft. Dat zegt nu nog even niets over de stroom.
Het netwerk is expres berekend om van een spanningsbron naar een weerstand te gaan.

De uitgang van dit filter, bij sturing met een blokgolf, is een heel mooie sinus. De derde harmonische is ongeveer 60dB onderdrukt, de hogere nog meer.
Maar hoe zit het aan de filteringang? De ingangsspanning is de rode blokgolf. De ingangsstroom is de groene "zaagtand".

Het eind van het liedje is dat uit het filter geen harmonischenvermogen komt, en dat de bron die dus ook niet levert aan het filter. Tegelijkertijd blijven de spanning en stroom die de bron moet leveren beslist redelijk.

Het enige probleem dat je met een dergelijk filter kunt hebben is dat er hoge spanningspieken optreden als de FET stopt met geleiden. Bij een balanstrap zal dat allemaal wel goed gaan, maar bij een enkele FET wil dat wat minder lekker.

Maar dat is ook alleen maar een kwestie van een extra condensatortje.

Dat detail heeft eigenlijk geen betrekking op mijn schema.

Ik wil alleen zeggen: dat een spanningsbron een vierkantsgolf levert, wil niet zeggen dat je verplicht bent diplexers te bouwen om vermogen van harmonischen in te absorberen.
De bron hoeft dat vermogen namelijk helemaal niet te leveren.

Nu iets verder doordenkend, en terugkomend op je opmerking:
Als je met je FET eerst een spoel "oplaadt" (met stroom), en dan de FET afschakelt, dan krijg je te maken met iets dat wel op een stroombron lijkt.
Dan kun je nog steeds zo werken, maar dan neem je het duale filter: die met de condensatoringang.
Zo maak je dus ook een 'singly terminated' filter, maar dan voor een stroombron. Dat principe is even simpel.

Maar als je daar nu voldoende hocus pocus omheen prevelt, heb je opeens een klasse-E eindtrap gemaakt!

klasse E is volgens mij toch nog net even anders. Want daar is de condensator gematcht met de spoelen enzo om ervoor te zorgen dat er op de schakelmomenten geen stroom door de FET loopt. Terwijl bij dat duale filter de condensator juist gekozen is voor de beste frequentiekarakteristiek.
Maar dat is ook niet meer dan even wat spelen met de waarde van de condensator.

Ik begin nu ook wat dingen te begrijpen. In dat schema van die engelsman zit een weerstand en dat LPF gedroeg zich niet als LPF. Daar zaten notches in. Ik heb de boel toen veranderd en daar knapte het geheel volgens mij wel van op.

Maar ik schakel de FET in en uit via een dikke darlington transistor. In dat schema noemen ze dat een shaper. Ik dacht dus dat zo er een mooiere sinus van wordt gemaakt maar dat kan natuurlijk niet want een Dah bestaat uit een heleboel periodes. Alleen de eerste paar zullen daar door beïnvloedt worden. Wat is dan de functie van die tor ?

De schakeltor maakt dat door je seinsleutel niet de hele voedingsstroom van de eindtrap hoeft te lopen.
En de 'shaper' schakeling 'vormt' de seintekens, door de eindtrap niet knalhard in en weer uit te schakelen, maar over enkele milliseconden het signaal op laat komen en weer uit laat sterven.
--

Op 10 maart 2010 12:13:10 schreef (Z)weetvoetje:
klasse E is volgens mij toch nog net even anders. Want daar is de condensator gematcht met de spoelen enzo om ervoor te zorgen dat er op de schakelmomenten geen stroom door de FET loopt.

Ik ken het klasse-E verhaal natuurlijk heel goed. Hier is een schema van een klasse-E eindtrap. De blokkeercondensator C4 had ook links van C1 gekund; waar hij nu staat kun je een kleinere (goedkopere) waarde nemen en L4 daarop aanpassen. En L4 is samengevoegd uit de "klasse-E-spoel" en de EL-netwerk spoel, want die staan toch in serie. Maar dat zijn details.

Wat belangrijker is, is dat dit gewoon weer het klassieke schema blijkt te zijn, alleen nu dus stroombron en CLC filter, in plaats van spanningsbron en LCL.. filter.

En hier is het effect van dat "matchen". Rood is goed, de andere zijn te groot of klein.

Maar dat verschilt helemaal niet van de "klassieke" methode. Als je daar gaat matchen kom je deze spanningen ook tegen op de drain. Bij instelling op maximaal rendement (niet maximaal vermogen!) krijg je de rode lijn er ook weer uit.
Het nieuwe aan die klasse-E is alleen maar dat ze nu speciaal op die drainspanning gaan lètten.
Dat is niet fout ofzo - het levert een goede eindtrap op -, maar het is oude wijn in nieuwe hocuspocus.

Dit is dan ook weer een discussie over dingen waar we het al lang over eens zijn.

Maar wat ik eigenlijk bedoelde is dat je bijvoorbeeld zou kunnen kiezen voor een low-pass filter dat als kantelfrequentie 600khz heeft, en dat je dat dan zo mooi mogelijk gaat matchen op een 50 Ohm aanpassing ofzo. In dat geval kom je verkeerd uit. Maar dat is natuurlijk toch al niet echt de goede methode om zo'n filter af te regelen.

Nee, inderdaad. En één voordeel wat die hele E-klasse methode wel heeft: het is heel inzichtelijk te bepalen of je het beste punt al gevonden hebt, of welke kant je op moet.

Eindelijk nog eens een andere toepassing voor enkelzijdig aangepaste filters (behalve alleen in duplexers)..!

Op 10 maart 2010 11:12:18 schreef Frederick E. Terman[/message]:
snip......Iedere normale zendereindtrap wordt gevolgd door een filter, maar daarin zitten eigenlijk nooit belastingen voor de harmonischen. En dat hoeft ook niet.

Bedankt voor deze overduidelijke correctie. Een verklaring is (geen excuses voor mijn onkennis..) dat ik mij nooit bezig gehouden heb met geschakelde eindtrappen waar 19% harmonischen opgewekt worden. Heb nu dit zelf in spice gezet en volledig begrepen ((zoals de theorie (van heel vroeger) hierachter; een ware opfrissing ..))
De 500KHz eindtrap die nu bijna volledig optimaal werkt in spice gaat uit van een "geopende"; IC756-PRO die ca. 50mW levert op 500KHz.
Doel is om ca. 100W output te maken (niet ERP;-) bij ca. 60-80V.
De FETs in de push-pull eindtrap zijn 2x BUZ73; de eisen die gesteld worden hier zijn vrij laag dus ik neem aan dat dit vrij optimaal kan zijn. Ook spice geeft weinig verschil aan in rendement en max output bij keuze van andere FET:s.
Heb ik een "silver-bullet" FET over het hoofd gezien ??

73/Bram

Hé, gaat dat met die set ook ? Ik heb hier al een lampje brandend op de 502 kHz uit de FT757 (het oude model).
Ik dacht niet dat de uitgangstrafo's zo laag zouden gaan, maar dat viel nog wel wat mee.

Het gaat hier wel niet snel, maar dat is tenminste al iets.

Mijn eindtrapje met een 2N2219A en 2N2905A is ook klaar en heeft aan de spectrum analyzer gehangen. Er komt ongeveer 700 mWatt uit en de 2de en 3de harmonische zijn allebei >40dB down.

Het is een eigen ontwerp frutsel:

R14 is trouwens een 50k trimmer die ik zo instel dat de 2de harmonische minimaal is. Dat bleek nogal van het nivo waarmee je aanstuurt af te hangen.

Waarom draait trouwens iedereen de PNP en NPN tor om en gebruikt dan 1N4148's naar de + en gnd? (zoals hier door G0MRF? Dit schijnt ook te werken.

Nu nog een kastje scoren in Rosmalen en dan kan ik het uitproberen.

Kijk, dat vind ik nu leuk: je hebt precies mijn netwerk-voorbeeld gebouwd! Een spanningsbron (zo goed als), gevolgd door een L-ingang filter: LCL.
Hier heb je dus een gebalanceerde emittervolger-uitgang. Het Engelse schema heeft in plaats daarvan gebalanceerde GES uitgangen. De dioden zorgen daar, in combinatie met de condensatoren, voor de juiste basisaansturing.
De Engelse schakeling is meer een stroombronuitgang; vandaar CLC filtering - alles 'in accordance with accepted theory'.

Hoe dan ook, Well done. Met een helical antenne in de tuin moet je al zichtbaar zijn op WSPRnet; er zijn wel zwakkere stations!

Leuk ontwerpje.
Gaat de DC instelling van dat eindtrapje niet verlopen alssie warm wordt ?
@FredTerman over horizontaal/vertikaal, je hebt gelijk was ff vergeten dat ik met magnetische antennes aan het klooien ben.
voor mij ook geen alledaagse stuff.

@jowi: Schattig dingetje.
@capt: Dit is pure klasse B. Dus van DC-instelling heb je hier geen last...

@smofly: Ik hoop voor je dat het werkt. buz73 is in ieder geval een prima FETje. Maar om ineens van 50mW naar 100W te gaan (33dB) in één trap vindt ik wat veel. Het kan misschien wel hoor, maar dan moet je wel goed opletten.

Ik weet niet hoe goed die simulaties zijn. Ik ben altijd een beetje wantrouwig met simulaties, want je weet niet hoe goed de modellen voor de onderdelen zijn. Vooral omdat je hier de FETs anders gebruikt dan dat ze bedoeld zijn, zijn de modellen misschien niet geweldig accuraat.

Maar goed, ik zeg niet dat het niet kan, het zou best kunnen dat je er net genoeg aan hebt. Ik zou zelf meer gaan voor iets van 1W aan insturing.

Daarnaast: Waarom simuleren als je ook fijn met de soldeerbout aan de slag kan
(moet je wel minimaal 10 FETs reserve hebben liggen)

De driver Q3 zou misschien wel kunnen verlopen. Die heeft geen emitterweerstand.
@Capt501: ja prachtig hè.. de polarisatie is verticaal als de magnetische krachtlijnen horizontaal lopen. Hoe verzinnen ze het.

Hoe kan ik zien of een cristal wegtrekbaar is. Ik heb mijn 8MHz vesrie aan de analyser gehangen en toen twee keer Cp als Ctje gepakt (trimmer) en de andere was al een trimmer (hangt aan 4060) Ik kan hem nu van 499,99 naar 500,1 verstemmen. Kortom niks mee te beginnen. Ik wil in rosmalen kijken naar een kristal. Ik denk zelf, hoe groter het ding hoe makkelijker. Klopt dat ?

Van een kristal is de aardigheid nu juist dat hij niet 'wegtrekbaar' is. Dat het soms toch lukt is een nadeel van het betreffende exemplaar.

Een kristal dat je als serieresonantiekring gebruikt, kun je proberen te verstemmen met een seriekringetje (spoel en condensator) of soms met alleen een seriecondensator. Met een parallelcondensator lukt het in zo'n geval nooit.
Dat is bij jouw misschien een probleem nu.

Een kristal in parallelresonantie moet je met een parallelelement verstemmen. Met een serieelement lukt het dan ook vrijwel niet.

Hoe hoger de L/C verhouding in het kristal, hoe lastiger het is hem van zijn plek te krijgen.
Overtone kristallen (die daarvoor bedoeld zijn) zijn veel makkelijker te verstemmen dan grondtoon exemplaren.
e: ik bedoel daarmee, kristallen die voor overtone bedoeld zijn, maar die je vervolgens op de grondtoon gebruikt.

En kleine en goedkope gaan gemakkelijker mee dan grote en (toendertijd) dure.

Ik gebruik de standaard 4060 opzet. Is dat dan parallel of serieel ?

Normaal hang ik idd een trimmertje of spoeltje in serie maar met zo'n digi ding weet ik het niet. Ik zal eens een trimmer in serie met het ding zetten (dus tussen kristal en 4060)

Ik gebruik zo'n heel klein 8MHz ding wat ik ooit ergens uit gesloopt heb, zal iets telecom achtigs of een PC gerelateerd iets zijn geweest.

het beste is om ook een LC-kring mee te nemen tussen de aansluitingen van het kristal. Je weet dat het terugkoppelsignaal precies in fase moet zijn met uitgangssignaal. Een kristal gedraagt zich in de buurt van de resoantiefrequentie capacitief/inductief, afhankelijk of je er vlak boven of onder zit. Hier moet je het van hebben. Dit zorgt ervoor dat bij een iets hogere/lagere frequentie de terugkoppeling niet helemaal in fase is met het signaal zelf. Dus op die iets hogere/lagere frequentie doet ie het niet, alleen op precies de goede frequentie.

Als je nu zelf die fasedraaiing wat toevoegt, met een losse LC-kring op ongeveer de goede frequentie, dan kun je de frequentie van het kristal een beetje meetrekken. Want deze extra LC-kring zorgt voor een fase-draaiing.. Het kristal moet dan een klein beetje in frequentie opschuiven om toch nog die totale fasedraaiing op 0 te krijgen.
Maar pas op hiermee, als je het vrij ver meetrekt, dan is de oscillator ook lang niet meer zo stabiel als op zijn eigen frequentie. Dan wordt de stabiliteit ook voor een groot deel door het meetrek-circuit bepaald.

Maar alles hangt dus af van de kwaliteit van de kristallen, hoe beter het kristal, hoe sterker die fase-draaiing bij een kleine frequentie-afwijking. En hoe minder je dus kan bijsturen. (want de oscillator hoeft dan veel minder Hz op te schuiven om toch die fase weer goed te krijgen.

Op 11 maart 2010 11:21:55 schreef (Z)weetvoetje:

....snip
@smofly: Ik hoop voor je dat het werkt. buz73 is in ieder geval een prima FETje. Maar om ineens van 50mW naar 100W te gaan (33dB) in één trap vindt ik wat veel. Het kan misschien wel hoor, maar dan moet je wel goed opletten.
....snip

'Natuurlijk'' is er een pre-amp voor die push-pull eindtrap met 2xBUZ73.

/Bram

Op 11 maart 2010 11:21:55 schreef (Z)weetvoetje:

....snip
Daarnaast: Waarom simuleren als je ook fijn met de soldeerbout aan de slag kan
....

He.. daar had ik helemaal niet aan gedacht

/Bram