FM zender - vragen

Een flink aantal jaar achter elkaar verzamelde ik (lukraak) diverse schema's die ik interessant vond en sloeg ze op, op een aantal CD's. Onlangs besloot ik om eens te kijken wat er allemaal op stond. Er was een schema van een kleine en compacte FM-transmitter, die mijn aandacht trok. Dat was niet alleen omdat het niet helemaal compleet was, maar ook omdat een paar vragen op kwamen borrelen.

https://www.uploadarchief.net/files/download/fm-trans01.jpg

1) Frequentie
Wanneer ik het schema bekijk, verwacht ik dat L1 en C4 de frequentie bepalen, middels :

F = \frac{1}{2 \cdot \pi \cdot \sqrt{L_1 \cdot C_4}}

Wanneer ik het uitreken, kom ik uit op op ongeveer 98 MHz. Echter, in de aantekeningen staat dat het schema een frequentie oplevert van 81 MHz. Ik vermoed dat C5 dit veroorzaakt. Tel ik C4 en C5 bij elkaar op (17.6 pF), dan kom ik uit op 80.9 MHz.
Is het dan niet handiger om voor C4 een waarde van 18 pF te kiezen en C5 te laten vervallen ?

Daarnaast begrijp ik niet dat het zo berekend zou kunnen worden. Kortom, waarom is C5 juist daar geplaatst ? Of anders gezegd : wat is de reden / functie van C5 ?

2) L en C
Mij staat bij dat je eigenlijk elk willekeurige waarde voor L kunt nemen, zolang C4 wordt afgestemd voor de gewenste frequentie. Mij staat bij dat een spoel met een hogere waarde, meestal ook een hogere weerstand heeft (bij identieke grootte en gebruikte draaddiameter). Daaruit maak ik op dat het schema daardoor (energie)zuiniger wordt. En vervolgens, zou het met een hogere spanning gevoed worden, wordt het "zuiniger worden" daarmee weer gecompenseerd ?

Klopt dit, en zo ja, wat heeft dat verder voor gevolgen voor de uiteindelijke werking ?

3) Inductor
Ik heb diverse inductoren bekeken. Er zijn draadgewonden inductoren, maar ook keramische inductoren. Volgens wikipedia werken ze identiek. Maar waarin verschillen ze ?

4) Transistoren
Omdat T2 voor het audio-gedeelte is bedoeld, denk ik dat daar bijvoorbeeld een BC547 geplaatst mag worden. T1 is voor de hogere frequentie. Daar kan volgens mij geen BC547 geplaatst worden, omdat deze tot 100MHz gaat. Wat voor "transition frequency" dient deze transistor minimaal te hebben ? Moet ik dan denken aan iets van 300 MHz, 1 Ghz, of,.... ja wat is de minimale / acceptabele vereiste ?

Nou is HF voor mij nog altijd een beetje magie, dus ik kan er naast zitten... Maar ik zou er een vraag 5 bij willen formuleren: Wat is de modulatiesoort van dit apparaat? Is het niet toevallig een AM zender? En dan ook maar een vraag 6: waarom zit er een diode op de plaats van de voedingsweerstand van de microfoon en kan dat goed gaan?

Vraag 6) Bescherming MEMS microfoon (meen ik).

C5 zit er voor de terugkoppeling zodat oscillatie op kan treden.
En dit is een bug voor de FM omroepband..
En ik gebruik meestal BF119 voor oscillatorschakelingen.

[Bericht gewijzigd door mel op (22%)]

Op 30 maart 2017 05:01:32 schreef maartenbakker:
[...] Wat is de modulatiesoort van dit apparaat? Is het niet toevallig een AM zender?

Ja, afgaande op alleen het schema zou dit een AM-zender zijn.
I1 stelt hier de modulerende transistor voor; tevens is het schema wat logischer getekend.

(Werking: de bovenkant van het schema is, voor hoogfrequent, de 'nul'; er is alleen de gelijkspanning van de voeding.
Q1 wordt aangestuurd op de emitter t.o.v. de basis. Door een deeltje van de collectorspanning via C2 terug te voeren, houd je de oscillatie aan de gang.)

De clou is dat de oscillator ook instabiel is onder AM-modulatie, zodat er tegelijk FM optreedt.
Als je zo 'diep' moduleert dat je de voor omroep-FM gebruikelijke zwaai hebt bereikt (ca. 75 kHz), zit er nog maar een paar procent AM-modulatie op het signaal. De precieze getallen hangen vooral van de transistor af. Een echte HF-transistor geeft minder zwaai dan een LF-transistor die op zijn tenen loopt. In deze bugs heeft het gebruik van al te mooie transistoren daarom geen zin. Iedere normale siliciumtor van de laatste veertig jaar doet het in dit schema.

--

  1. De frequentie wordt bepaald door de spoel en het totaal van alle capaciteiten die eraan hangen, ook de transistor zelf bijvoorbeeld.
  2. De beste LC-verhouding hangt van de toepassing af. In dit schema is L al aan de hoge kant; je ziet vaak een kleinere waarde met een hogere C.
  3. Alle spoelen zijn draadgewonden :). De drager kan van verschillende materialen zijn. Zulke kleine spoeltjes worden vaak vrijdragend gewikkeld; gekscherend zeggen we dan 'op lucht'.
  4. Zie boven.

@Mel en FET : Heel erg bedankt voor de reacties. Bijzonder interessant om te lezen / leren.

Zeker het nieuw getekende schema van FET helpt voor het begrip (samen met de uitleg van mel) over C4 en C5. Daarnaast is het interessant om te lezen dat een kleinere inductorwaarde vaker voor komt.

Omdat 81 MHz niet zo standaard is hier, zou ik het op een andere frequentie willen afstemmen. Stel ik ga uit van ongeveer 100 MHz en neem een 100 nH spoel. Na wat rekenen kom ik uit op een (gezamenlijke) waarde van plm. 25.3 pF.
Dan kan er gekozen worden voor :
A) C4 = 20 pF / C5 = 5.6 pF
B) C4 = 22 pF/ C5 = 3.3 pF

Met andere woorden, maakt het wat uit welke C je aan gaat passen ? Of dient C5 juist ongewijzigd te blijven, of is het juist C5 die het beste aangepast kan worden ?

-=[ EDIT ]=-
Schiet me opeens te binnen, de vraag kan eigenlijk eenvoudiger. Stel ik overweeg het schema met een trimmer-condensator om af te kunnen stemmen op een bepaalde frequentie. Op welke plaats kan ik die het beste plaatsen : C4 of C5 ? (Of, volgens FETs schema, C1 of C2...)

Vraag 4
De fT van een BC547 is o.a. afhankelijk van de IC (en fabrikant). Een fT van 250 tot 300MHz bij een IC van 10mA is het maximum voor een BC547.

Edit:
Als je de UCE groter maakt, dan wordt de CCE kleiner en de frequentie hoger.

[Bericht gewijzigd door rbeckers op (22%)]

@rbeckers: spijker<>kop; de 'effectieve dikte' van de sperlaag in de transistor hangt af van de spanning die erover staat. Een soort normaal onbedoelde, maar hier gebruikte, varicap.

Stel ik overweeg het schema met een trimmer-condensator om af te kunnen stemmen

Normaal gesproken beschouwen we de spoel met de condensator eroverheen als 'de afstemkring'. Je zou de trimmer dus over de spoel zetten. Excuus trouwens voor de afwijkende nummering; die had ik gelijk kunnen maken. :)

De condensator van collector naar emitter is voor de terugkoppeling. Die kies je liefst zo klein mogelijk. Als de zaak werkt met 5,6p kun je eens proberen of het met 3,3p ook nog gaat. Soms werkt de oscillator zónder terugkoppelcondensator zelfs al: de inwendige en bedradingscapaciteiten zijn dan al genoeg.

Trouwens lang geleden dat hier nog een FM bug gepasseerd is.

Als oscillator werd ooit in dit leuke topic 568MHz gehaald.

[Bericht gewijzigd door Pertinax op (78%)]

en een draadje met een BD135/BD139 als FM bug/oscillator, ruim 300MHz :-)