VHF oscillator de F275b

Ik wilde proberen of ik het bekende piratenschema van de BF900 oscillator kon verbeteren.
Hier een link naar dat schema:https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fwww.piratenpraten.n…
Ik kan het schema hier verkort ook weergeven:

Dit type oscillator is een Colpitts type, met als transistor de dual-gate Mosfet BF900, welke obsolete is tegenwoordig wordt de BF961 gebruikt.
Allereerst wilde ik de voedingsspanning van de oscillator verlagen van 9 naar 5 Volt, wat ruim voldoende is.
Wat mij opvalt hierin is dat wanneer ik aan de trimmer draai de frequenties in snel tempo voorbij gaan.
Geleidelijk aan tunen op de frequentie zit er niet in, laat staan normaal de frequentie instellen is moeilijk, aangezien het verdraaien van de insteltrimmer met 0,5mm de frequentie al voorbij vliegt.
Waar ik ook niet van onder de indruk was de frequentie stabiliteit die maar 10kHz was, oke het was op zich wel een stabiel signaal maar het verschuift wel 10kHz, wat ik ontoelaatbaar veel vindt.
De uitsturing, daar waar het signaal werd afgenomen was op de drain, hier heb ik slechte ervaringen mee, omdat de sinusvorm op dit punt vaak vervormd is.
Veel beter is om het signaal direct vanaf de source te halen, bovendien is de amplitude op de source ook een stuk groter.
Tal van punten dus vatbaar voor verbeteringen en dit is wat ik ervan gemaakt heb:

Om bij de oscillator te blijven, wilde ik het type veranderen in een serie Colpitts oscillator, beter bekend als de Clapp oscillator.
De eigenschappen van de Clapp is dat dit een gemodificeerde versie is van de Colpitts, echter met een veel betere frequentie stabiliteit.
De schakeling is genoemd naar James Kilton Clapp, die in 1948 voor het eerst een publicatie over dit type oscillator schreef.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Clapp-oscillator
Het vermoeden bestond om de capacitieve spanningsdeler van C1 en C2 zo groot als mogelijk in capaciteit te maken.
Hiervoor gebruikte ik condensatoren met een capaciteit van 56pF en 68pF, maar dit bleek niet de juiste oplossing te zijn, ik was nog steeds niet tevreden over de frequentie stabiliteit ook al was die wel tien maal beter als van de oorspronkelijke schakeling.
Het beste bleek de oscillator met de waarde voor C1, C2 en C3, voor alle condensatoren dezelfde waarde te zijn van 27pF, het meest frequentie stabiel te zijn.
Voor C3 gebruik ik echter een insteltrimmer, maar de waarde voor de instelling bleek ook nabij de 27pF te zijn.
Waarbij als de oscillator op de frequentie wordt afgeregeld de frequentie zeer gelijkmatig verloopt en het is dus niet zo dat bij het verdraaien van de trimmer de oscillator over de gehele FM band "floept".
Spoel L1 is 5 en 1/2 windingen over 8mm uit 1mm geëmailleerd wikkeldraad, zonder spatie gewikkeld.
Het signaal wordt afgenomen over de source, waar een smoorspoel van 4,7 micro Henry wordt gebruikt.
Het ontkoppelen van de sourceweerstand heeft geen enkel nut, bovendien wordt de Q van de smoorspoel dan juist hoger, wat niet gewenst is.

De frequentie stabiliteit is nu een stuk beter geworden en verloopt nu nog maar 300Hz omlaag, om vervolgens weer terug te keren op dezelfde frequentie als dat die al was.

Daarachter komt een buffertrap met twee transistoren Q2 en Q3 welke van het type BFR90/91 zijn.
In de eerste instantie gebruikte ik de spanning over de emitterweerstand van Q3 om het uitgangssignaal te halen.
Later heb ik dit veranderd in een buffertrap met versterking, door het uitgangssignaal van de collector te halen.
De collector belastingweerstand bedraagt 200 ohm. ik koos voor een 4:1 breedband uitgangstransformator.
De uitgang van die transformator moet wel belast worden met een weerstand, dit is de 68 ohm weerstand.
Vervolgens gaat dit signaal naar een versterker met Q4, dit is de BFR96 welke van het signaal 360 milliwatt maakt.
In de collector heb ik eenzelfde breedband transformator toegepast met dezelfde verhouding van 4:1.

Het is nu dus een oscillator van 360 milliwatt welke direct een breedband eindtrap met twee RD06HVF1 Mosfets van Mitsibischi aan kan sturen voor ongeveer een output van 12 Watt.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Hoe ga je deze oscillator moduleren?.

Met een varaicapdiode de BB809 maar dat komt later nog.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Houd er wel rekening mee dat de oscillator dan een stuk meer zal verlopen

blackdog

Honourable Member

Hi Martin V,

Zou je punten willen zetten in schema's op de kruizingen, in de schema's die je zelf maakt,
dat maakt het schema een stuk leesbaarder en dan voldoe je een beetje aan de normen. :-)

Je verteld ons niet (mij is het niet opgevallen) op welke frequenties de oscilatoren werken.
Is dat direct in de FM band of zijn ze ontwikkeld voor rond de 25MHz?.

Als we uitgaan van je eerste plaatje met de Dual Gate MOSFet dan is je trimmer capaciteit te groot als het bijna niet is in te stellen is.
Dat betekend ook dat je tempco van je trimmercapaciteit grotendeels de tempco bepaald, wat geen goed ding is.
Ook bij dit schema is het trouwens mogelijk, het signaal van de Drain af te halen.

In je tweede schema heb je zelfs een 60pF trimmer getekend, heb je dan een niet veel te groot afstembereik van je oscilator?
Beter is een goed gekozen vaste capaciteit met een klein trimbereik.

Zoek ook goed uit hoeveel je varicap moet meewerken aan de totale capaciteit, 10MHz regelbereik b.v. lijkt mij niet goed voor de stabiliteit.
Koppel de varicap zo aan de oscilator zodat het regelgebied goed lineair is voor de audio.

De zwaai voor de FM band is 2x75KHz + 2x de hoogste audio frequentie, dat zou op 180KHz uitkomen, moduleer je nu ook nog informatie e.d. dan kan het nog wat breder worden.
Maar ik hoor soms hoe de nitwits op de FM band moduleren, wat ruim boven de 200KHz uitkomt...
Want bij hun is het bijna altijd: "Ik heb de grootste en de hardste" mentaliteit.

Maar goed zorg dat je varicap lineair is voor je modulatie en hou er rekening mee dat het regelbereik van de varicap varieerd met de gebruikte frequentie.
Voor een optimaal systeem zit daar aardig wat rekenwerk en/of experimenteren aan.

Verder zou ik de MOSfet en de twee buffer transistoren in een stalen doosje zetten en de twee trapjes dan gescheiden door een schotje.
Onderstaande link zijn de kastjes die ik bedoel en de tussenschotjes zitten er al bij.

https://www.reichelt.de/de/nl/staalplaat-behuizing-82x68x16mm-teko-168…

Succes!

Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 7 juni 2022 10:29:45 schreef blackdog:
Zou je punten willen zetten in schema's op de kruizingen, in de schema's die je zelf maakt,

Misschien nog beter is het, nooit zulke vier-kruisingen te gebruiken. Die stip wordt toch altijd af en toe vergeten, of is niet altijd goed zichtbaar na het zoveelste kopiëren.
Met alleen T-kruisingen kun je geen misverstanden krijgen; zo bijvoorbeeld:

Dit 68 ohm belasting van Q3 is eigenlijk een beetje zonde. Je zou Q4 op de emitter kunnen insturen, da's óók laagohmig, en dan gooi je niks weg.

Slechts 300 Hz verloop op 100 MHz is opmerkelijk. Met een gewone kristaloscillator lukt je dat niet. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Zou je punten willen zetten in schema's op de kruizingen, in de schema's die je zelf maakt

Hallo Blackdog en Frederick E. Terman.
Ik heb intussen het schema aangepast.

Het bijgetekende laagdoorlaat filter, moet je even weglaten want daar ben ik nog mee bezig.

Je verteld ons niet (mij is het niet opgevallen) op welke frequenties de oscilatoren werken.
Is dat direct in de FM band of zijn ze ontwikkeld voor rond de 25MHz?.

Dit is voor de FM omroepband, maar waar het mij om gaat is het stukje band tussen zeg 85 t/m 92MHz.

In je tweede schema heb je zelfs een 60pF trimmer getekend, heb je dan een niet veel te groot afstembereik van je oscillator?
Beter is een goed gekozen vaste capaciteit met een klein trimbereik.

Nee hoor dat valt reuze mee om af te stemmen met een 60pF trimmer, maar je hebt wel gelijk.
Zou ik er een 40pF trimmer in zetten aangevuld met een vaste C, dan regelt het nog beter.
Uiteindelijk komt er een varicap afstemming in aangevuld met een vaste C of een trimmer van 40pF of zo iets.
Dat moet ik nog verder uitwerken, maar waar ik nu mee bezig ben is om een laagdoorlaat filter achter de uitgang te plaatsen.
Dit om enige lineaire vervormingen van het signaal gladstrijken.
Zien kan ik dat helaas niet op de scoop want mijn scoop gaat slechts tot 60MHz.
Om de uitgangsamplitude op te meten gebruik ik een piekspanning detector met twee germanium dioden.
De werkelijke amplitude op de uitgang is dan √2 de DC spanning, welke ik meet met mijn multimeter en die is nu 8,5Volt.

Verder zou ik de MOSfet en de twee buffer transistoren in een stalen doosje zetten en de twee trapjes dan gescheiden door een schotje.
Onderstaande link zijn de kastjes die ik bedoel en de tussenschotjes zitten er al bij.

Ik heb toevallig van die kastjes welke in elkaar kunnen worden gesoldeerd.
Maar ik heb ook gegoten aluminium behuizingen van Hammond welke uitermate geschikt zijn om er HF schakelingen in te plaatsen.
Nu is het op experimentele manier in elkaar gesoldeerd op de "dode kever manier".
Later bouw ik het opnieuw in een kastje van Hammond.

Dit 68 ohm belasting van Q3 is eigenlijk een beetje zonde. Je zou Q4 op de emitter kunnen insturen, da's óók laagohmig, en dan gooi je niks weg.

Slechts 300 Hz verloop op 100 MHz is opmerkelijk. Met een gewone kristaloscillator lukt je dat niet.

Ja die 68 ohm vormt met de ingangsbelasting van Q4 welke 247,8 ohm en daaraan parallel een weerstand van rond de 60 ohm een totale parallelweerstand van 50 ohm.
Maar inderdaad stook ik daarin nogal wat vermogen in weg, wat eigenlijk zonde is.
Om Q4 in te sturen op de emitter dat heb ik geprobeerd met deze versterker:

Waar het spanningsverschil tussen twee basis aansluitingen zo klein als mogelijk moet zijn.
De schakeling vindt ik wat kritisch werken, waar enig onbalans tussen de beide spanningen op de basis aansluitingen zo klein als mogelijk moet zijn.
Hiervan wilde ik zoveel mogelijk de kritische instelling vervangen door een "gewone GES versterker" in plaats van een differentiële versterker.
Voor de versterking of de uitgangsamplitude maakt het niet uit of ik de differentiële versterker gebruik (GBS) of de GES.

Wat ik ook wil gaan proberen is om de 4:1 transformator (en) te vervangen door lumped elements.
Waarbij de transformatie wordt gerealiseerd door een L matching netwerk.

Ik ben nu dus bezig aan een laagdoorlaat filter en zodra ik nieuwe ontwikkelingen heb zal ik dat hier melden.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Afstembaar laagdoorlaat filter

Wat ik eigenlijk wilde is een filter welke ik op de ideale capaciteit kon aanpassen voor de gebruikte frequentie.
Het theoretische 5 pole Chebyshev filter, voor een frequentie van 92MHz, met een rimpel van 0,044dB ziet er zo uit:

Twee verschillende spoelen heb ik geprobeerd; van 4,5 windingen over 6mm uit 1mm geëmailleerd wikkeldraad zonder spatie gewikkeld en 5,5 windingen.
Hier was de spoel van 5,5 windingen het beste.
De waarde van die spoel heb ik berekend en bleek 115nH te zijn, wat het beste in de buurt komt van de ideale waarde van 118nH.

De condensator in het midden is 33pF met daar aan parallel een teflon trimmer van 40pF.
De trimmer wordt ingesteld op maximale uitgangsamplitude, die bleek 9,58V uit de diode piekspanning gelijkrichter.
Wat er nu uit zou moeten komen is een amplitude van 13,54Vp.p. dat is een vermogen van 458mW (26,6dBm).

Het filter heb ik ingetekend op het schema:

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Wat ik gebruikte als HF breedband transformator van 4:1 en die zien er zo uit:

Het gebruik van HF transformatoren geeft niet zo hoge output als met lumped elements.
Om te transformeren vanuit de laatste transistor, die heeft een collector belasting van ca. 74 ohm naar 50 ohm maak ik gebruik van een T-mach transormatie netwerk.
Voor transistor Q3 naar de basis of ingangsimpedantie van Q4 hoef ik eigenlijk helemaal niet te transformeren.
De collector belasting is rond de 200 ohm en de ingang van Q4 is rond de 268 ohm.
Voor de koppeling tussen de twee trappen en de uitgang gebruik ik dus een T-match netwerk:

Nu zitten er spoelen in welke eklaar kunnen "zien"en HF spanning makkelijk kan overwaaien van de ene naar de andere trap.
Daarom maak ik gebruik van tussenschotjes, welke op het schema zijn aangegeven als stippelijntjes.

Hier heb ik ook de uitgangsvermogen regeling toegepast en de modulator met een emittervolger.
Een PLL is op zich niet nodig omdat de oscillator rotsvast op de frequentie blijft staan.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Ondertussen heb ik het laagdoorlaat filter redelijk netjes opgebouwd in een apart blikken doosje.
Voorzien van SMA connectoren.

Gelijk even getest en de doorlaatdemping is redelijk weinig.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Ha Martin V,

Leuk idee op welke frequentie werkt dit filter ?
Wel een paar positieve opmerkingen, de opbouw vindt ik niet helemaal volgens hoogfrequent regels !
In de eerste plaats te veel kieren tussen het blikken huisje en de koperen print en ook de connector is niet goed door gesoldeerd,
( voor wat ik kan zien ) wel een vierkante flens.

Maar waarom ga je naar dat koper toe ? Je heb de connectoren aan een kant uit het hart van het doosje sterker als je de connectoren aan de,
lange zijkant monteer dan heb je alleen een strookje blik nodig !
Geen overgang van blik naar koper.

Dat is voor een volgende keer :D .
Voor nu zou ik de variabele condensatoren niet naar boven ( op foto ) maar naar beneden monteren waarom :?
Probeer altijd zo min als mogelijk lange afstanden ( veel koper ) tussen je bron en schakeling te creëren omdat je filter reciproque is geldt dit voor beide kanten.
Die aardpunten..... retour stromen zijn net zo belangrijk als je signaal pad alles wat in je signaal pad gebeurt,
veranderingen in de impedantie bijvoorbeeld zie je terug in het ground plane !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Henry S.

Moderator

De spoeltjes 'zien' elkaar, dat zorgt voor een minder goede demping van de harmonischen.

73's de PA2HS - ik ben een radiohead, De 2019 CO labvoeding.

Ha Henk en Henry,

dat het niet helemaal vogens de HF regels is, is jammer maar het kan ermee door.
Ja @Henry ik heb geen tussenschotjes gebruikt, dat vond ik te moeilijk om te maken.
Waarom ga ik naar een printplaat toe, omdat ik op die manier goed bij de onderkant van de trimmers kon om vast te solderen.
In principe had ik net zo goed de bodem van het blikje kunnen gebruiken.
De SMA connectoren hebben inderdaad een vierkante flens, waarvan de onderkant van de connectorflens aan de printplaat is gesoldeerd. Zo verkrijg ik een massavlak welke aan twee kanten contact maakt met de connectoren.

Intussen ben ik bezig geweest met de oscillator/stuurzender, waar ik de koppeling tussen de trappen heb moeten veranderen. Het eerder gebruikte T filter/matching netwerk beviel mij niet.
Ik heb nu een L match netwerk en dat gaat prima. Met het voorheen gebruikte netwerk begonnen de versterkers wild te oscilleren, foute boel dus.
Nu werkt het wel schoon en geheel vrij van parasitaire oscillaties.
Hier nog wat foto's van de print welke ingebouwd wordt in net zo blikken doosje als het laagdoorlaat filter.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.

Ha Martin V,

Op zich niets mis mee en zeker als het doet wat het moet doen ;)
Welke impedantie verhouding in / uit gebruik je, en welke bandbreedte heb je nodig ?

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Hallo Henk,

welke impedantie verhouding dat ik gebruik, dat is voor de BFR96 89 ohm en 50 uit. Voor de BFR90/81 is dit 550 ohm naar 268 ohm.
Dit voor een frequentiebereik van 84 t/m 92MHz. De bandbreedte welke ik uiteindelijk slechts nodig heb is 2MHz, wat al voldoende is.
Het laagdoorlaat filter wordt ingesteld of op de werkfrequentie of op 92MHz wat de hoogste werkfrequentie is.
Overigens de FM modulator heb ik nog niet geplaatst op de print, dat moet ik nog doen.
Die klodders soldeer moet ik ook nog weghalen, dit kwam door het veranderen van de koppeling tussen de trappen en met de uitgang.

"tijd" is een interpretatie van een bepaald moment op een bepaalde schaal. Het begin van tijd is ontstaan na het begin van het universum. Buiten het universum bestaat er geen tijd, het is slechts een dimensie.