Werking van FM-zender (jostikit)

Dit topic is gesloten


Voor mijn profielwerkstuk heb ik als onderwerp de radio gekozen. Ik heb hiervoor ook een radioontvanger (TDA7000-based) en een zender (beide FM) gemaakt. Deze werken en ik heb ze gedeeltelijk getest. Echter snap ik nog niet helemaal hoe het ontwerp precies werkt.

Hier is het schema:

http://pics.jer00n.nl/zender.jpg

(van Rob007's site)

In een ander topic (http://www.circuitsonline.nl/forum/view/29830/) heb ik al gevraagd hoe het werkt, Flo antwoorde hierop:

t2 is de transistor die wat 'geoscileeerd wordt' versterkt. L1 en cv zijn samen een bandfilter, die voor de oscillatiefreq hoogohmig zijn, wat dus resulteert in een grote versterking rond de oscillatie freq en daarbuiten bijna niks.

Dit snap ik nou niet precies. Werkt die LC-kring nou als oscillator of als filter? Als het als filter werkt, waar komt de oscillator (die door de LCkring doorgelaten wordt) dan vandaan?

Voor HF hangt de basis van t2 aan de massa door c6 en c7. Voor lf modulatie dus niet, en t1 is een gewone inverterende versterker welke zijn versterkingsfactor afhangt van r2. Dat signaal komt toe op de basis van t2 en zijn capaciteit aan de basis zal wijzigen, dus ook die tussen c en e. Resulteert dus: spanningsveranderingen aan de ingang worden frequentieveranderingen op de antenne. Aldus een fm zender.

Wat bedoelt Flo hier met de capaciteit van de transistor? De 'snelheid' van de transistor (waardoor de frequentie dus veranderd)?

1: Hoe die LC-kring werkt kan je op vele verschillende manieren uitleggen. Ik doe het meestal zo: de LC kring is de slinger van een klok, die met 100MHz heen en weer slingert. De transistor geeft de slinger een zetje op het goede moment, zodat ie eerst op gang komt, en daarna vaart blijft houden.
2: Met de capaciteit bedoeld hij de collector-basiscapaciteit. een 'parasitaire' capaciteit die in de transistor zit. Hij is spanningsafhankelijk../ (en ligt in de orde van grootte van enkele pF)

Free the whales!

Maar werkt die LC-kring zelfstandig? Dus als je gewoon een condensator en een spoel parallel zet, en je sluit er een batterij op aan, komt er gewoon aan de andere kant HF uit?

Nee. Op het moment dat je m aansluit krijg je heel even een paar microseconden HF, maar dat dooft weer hee snel uit, omdat de voedingsspanning van de batterij constant is. of je nou een constante spanning van 0V, of de stroom uit de batterij door je LC kring hebt maakt niets uit. Die reageert alleen op veranderingen.

lees er eens een goede online-cursus over oscillatoren op na...

Free the whales!

Sorry hoor, maar ik vind het hier allemaal slecht uitgelegd, zo gaat Jeroon het nooit begrijpen.

De spoel en de regelbare condensator zorgt samen met de versterker het oscillatiegedeelte. Een van de basisregel voor een oscillatie is dat de faseverschuiving 360 graden oftewel 0 graden is en de rondgaande versterking 1 moet zijn. Waarom moet de versterking 1 zijn, nou anders zal de versterking blijven toenemen en gaat het klippen tegen de voedingspanning. De oscillatie moet een faseverschuiving hebben van 360 graden want anders krijg geen oscillatie of heb je zo een lopende frequentie. Bij faseverschuiving komt het op neer dat de transistor voor een faseverschuiving van 180 graden heeft (een inverterende versterker) en dat het LC circuitje weer voor 180 graden fase verschuiving zorgt zo krijg je in totaal 360 graden. De LC circuitje kun je zien als een filtertje die precies bij een bepaalde frequentie een faseverschuiving heeft van 180 graden en frequentie kun je wijzigen m.b.v. die varaibele condensator die het frequentiekarakteristiek verandert.

Hoe de frequentie verandert als gevolg van het lf-gedeelte, weet ik ook niet zo echt. Maar heel waarschijnlijk door de veranderde ingangspanning die de versterking wijzigt van de LC-kring en misschien daardoor de frequentie?

In ieder geval om het echt heel goed te begrijpen, zou je wel wiskunde moeten begrijpen. Want je kan de LC schakeling in een wiskundig model brengen en kun je aan de hand daarvan het gedrag bestuderen en begrijpen. Als je op de HTS regeltechniek krijgt dan zul je daarmee te maken krijgen, althans niet persee met oscillatorschakeling maar wel om een elektronische regleaar te ontwerpen m.b.v. opamps, condensator en eventueel spoelen (komt weinig voor denk ik) Hoewel tegenwoordig met dsp's zulke regelaars worden gerealiseerd.

Zoals de andere jongens ook zeiden, je kunt beter ook goed googlen en zoveel mogelijk info vergaren en proberen dan wijzer te worden. En dan eventueel opnieuw vragen hier op CO. Of iemand met veel verstand van HF techniek zou je uit kunnen leggen.

"Een model dat niet werkt is erg. Veel erger echter is een model dat werkt, maar waarvan niemand weet waarom"

Hoe werkt een oscillator, simpel.

je hebt een slingerkring of trillingskring nodig, net als bij een klok. De L-C-kring is in dit geval de trillingskring. Deze L en C werken samen en maken een elektrische trillingskring. Net als een massa-veersysteem, wat je misschien uit de natuurkunde kent. Ook is duidelijk dat je die trillingskring een zetje moet geven, net als je massa-veersysteem. Door de onvermijdelijke demping zal op een gegeven moment de slinger steeds minder ver uitslaan en na een poosje zelfs stilstaan. Om de beweging in stand te houden, moet je de slinger steeds een zetje geven. Dit is precies wat de transistor T2 in de schakeling doet, de kring steeds een zetje geven.

Nou de lastige begrippen 'fase moet 360 graden zijn' en 'rondgaande versterking moet 1 zijn': de fase moet 360 graden zijn, da's heel simpel, als de transistor het zetje in de verkeerde richting geeft, dan zal de trilling nog sneller uitdoven, dit ken je van de schommel in de speeltuin. 'de faseverschuiving moet 360 graden zijn' wil dus niets anders zeggen als: geef de trillingskring op het juiste moment een zetje.
'De rondgaande versterking moet 1 zijn' is ook simpel, weer die schommel, als je die een te hard zetje geeft zal ze steeds harder gaan, tot ze over de kop slaat. Bij een oscillator is dat net zo, als je ze te harde zetjes geeft, dan gaat het eens fout. 'De rondgaande versterking moet 1 zijn' wil dus niets anders zeggen dat de transistor een zo hard zetje geeft dat de trillingskring niet minder hard gaat trillen, maar ook niet harder.

De modulatie in de josty-kit maakt gebruik van een gemenigheidje. Normaal zou je je trillingskring een condensator geven die je met de spanning kan varieren, een varicap dus. De josty-kit heeft die niet (of zie jij hem) maar maakt gebruik van een 'truukje' IN de transistor zit een kleine capaciteit (die noemen we parasitaire capaciteit) en die is een beetje afhankelijk van de spanning op de basis. Door dus de spanning op de basis te varieren met ons laagfrequent signaal (spraak, muziek) zal de parasitaire capaciteit een beetje veranderen en daarmee de trillingsfrequentie van onze trillingskring.

Bedankt voor de replies, ik ben nu iets verder gekomen. Wat ook heel handig is is het volgende java-applet over de LC-kring: http://www.walburgcollege.nl/vakken/natuurkunde/ntnujava/ph_nl/osccirc…

Ik begrijp nu hoe een LC-kring een sinus opwekt en dat er een schakelelement gebruikt wordt (de transistor) om de LC-kring steeds te 'resetten' zodat steeds dezelfde periode doorlopen wordt.

edit, ik had DC2PCC's reply nog niet gezien:
Dus je zou dus kunnen zeggen dat er ook nog een soort extra condensator aanwezig is in de transistor, die de frequentie een klein beetje beinvloed (zoals de variabele C in de LC-kring de osc.frequentie regelt)?

[Bericht gewijzigd door JER00N op 7 februari 2006 15:59:19 ]

inderdaad. Zo is het. Het is niet netjes, maar die josty-kit werkt ermee. Nou is een josty-kit ook niet de beste FM-zender ever, maar ze funktioneert en is simpel na te bouwen (slechts 2 torren, en verder geen 'moeilijke' onderdelen.)

Ik snap het nu :) Dus T1 is een gewone versterker die het signaal alleen wat versterkt?

Is C9 trouwens een lowpass filter? (5,6 pF)

Henry S.

Moderator

C9 wordt gebruikt als een scheiding tussen ac en dc, en tevens zo gekozen dat de impedantie van de antenne de LC-kring niet teveel belast (belasting is demping, bij teveel belasting loopt de oscillator niet). Strikt genomen vormt C9 samen met de antenneimpedantie een hi-pass filter.
C9 is ook nog eens een frequentiebepalend onderdeel van de oscillator.

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

Maar zit er dan helemaal geen lowpass filter in? Ik heb hier en daar gelezen dat zo'n ding er altijd in zit om harmonischen eruit te filteren.

Hoe kan je trouwens de output (vermogen) meten? Kan dat met een gewone radio (of m'n zelfgebouwde TDA7000-radio)?

[Bericht gewijzigd door JER00N op 7 februari 2006 20:00:36 ]

Henry S.

Moderator

In moeten is wat anders dan in zitten ;)

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

Trouwens Jeroon,

Dat die transistor ook paricitair gedraagt komt door het feit dat een condensator opgebouwd is uit een geleider-isolator-geleider. Dus als je naar de poten van de transistor kijkt heb je inprincipe 3 condensatortjes, nl: 1) basispootje-isolatiebehuizing-emittorpootje, 2)condensatorpootje-isolatie.......enz. Op lage frequentie is de capaciteit van die condensatortjes verwaarloosbaar klein, maar bij een hoge frequentie heeft ie wel invloed op het gedrag van de transistor.

Dat je dan ook even weet.;)

"Een model dat niet werkt is erg. Veel erger echter is een model dat werkt, maar waarvan niemand weet waarom"
Henry S.

Moderator

Op 7 februari 2006 19:59:24 schreef JER00N:
Maar zit er dan helemaal geen lowpass filter in? Ik heb hier en daar gelezen dat zo'n ding er altijd in zit om harmonischen eruit te filteren.

Hoe kan je trouwens de output (vermogen) meten? Kan dat met een gewone radio (of m'n zelfgebouwde TDA7000-radio)?

het vermogen meet je door de spanning over een bekende weerstand te meten.
http://www.circuitsonline.net/forum/view/30340/

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

Is het zo simpel? Op internet kwam ik allerlei dingen als electromagnetic field detectors enzo tegen. :?

Even een subtiel kickje:
Ik heb gisteren aan m'n natuurkundeleraar gevraagd maar die zei dat je niet het zendvermogen kon berekenen door simpelweg een multimeter tussen de antenne en de aarde (- van de batterij) te plaatsen.

Ik heb op internet wel wat simpele schema's voor een veldsterktemeter gevonden, maar hiermee kan je natuurlijk nie afstemmen op mijn radiozender maar vang je nog allerlei andere meuk op van alle andere zenders...

Ik kan dus niet de antenne gewoon loskoppelen, een weerstand van 50 ohm tussen antenneaansluiting en ground zetten en daarover stroom en spanning berekenen?

Henry S.

Moderator

Als je dat topic gelezen had...

Meten doe je met hf meetkopje.

http://img296.imageshack.us/img296/6494/dummy7rn.gif

En denk daarbij om de formule.

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

Ik heb hetzelfde schema als jij net poste vanmiddag gevonden op http://cs.okanagan.bc.ca/ve7ouc/eng/kc6wdk-mirror/wattmeter.html !

Heb hem snel in elkaar geflanst, op de multimeter geeft ie 1,0 volt aan dus hij levert 0,020 watt pure power! :P

Henry S.

Moderator

Leuk, maar wil je wel de juiste formule gebruiken? ;)
De formule op die site is voor piek vermogen.

De juiste formule voor effectief vermogen is U2/(2*R)

Uitgaande van 50 ohm is 1V ~ 0,01W

In de praktijk meer omdat het spanningsverlies van de diode in verhouding hoog is. Als je dat verrekent zit het vermogen rond de 0,025W

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

Ah ok bedankt :) De formule op die site zag er sowieso al vreemd uit (E gebruiken als spanningsaanduiding :? )

Jeroon heb jij de waarden van de componenten in dit schema ergens? Rob's 007 site ligt er namelijk uit.

Op 10 februari 2006 09:48:01 schreef destronica:
Jeroon heb jij de waarden van de componenten in dit schema ergens? Rob's 007 site ligt er namelijk uit.

Zie de post van Henry...

Een 100nF keramische condensator en een germanium diode, AA119 ofzoiets. Als je kleine vermogens gaat meten, kan je voor 50Ohm aan weerstanden erbij solderen, maar dat hoeft niet als je een dummyload hebt.

Nee hij bedoelde waarschijnlijk de zender, niet dat testapparaat :)

Here you go:

C1 = 1/10 nF
C2 = 1/10 nF
C3 = 1 uF elco
C4 = 1 uF elco
C5 = 1 uF elco
C6 = 1 nF
C7 = 1 nF
C8 = 10 pF
C9 = 5,6 pF
CV = 2-22 pF
P1 = 10 k
R1 = 470 k
R2 = 4,7 k
R3 = 10 k
R4 = 10 k
R5 = 100 ohm
T1 = BC109
T2 = 2N2222A
L1 = 3 windingen om 5 mm-as

Ah, dat verklaart een hoop.

Ik schrok al, normaal ben ik de enige de domme vragen stelt :p

Dit topic is gesloten