Buffertrap praat

Op 6 april 2023 19:35:53 schreef Richard S:
[...]

Dat klopt Harry, de twee trimmers zorgen voor de aanpassing én de resonantie frequentie. Ik zou verwachten dat een parallelkring ook de harmonischen aanpakt, echter alleen de 1e en 2e harmonische kan ik zo naar beneden draaien op de analyzer terwijl de hogere hetzelfde blijven, dat vind ik opvallend.

In het uiteindelijke ontwerp koppel ik de buffer in met een afgestemde kring die dan tevens als filter werkt voor de hogere harmonischen, is het idee. We gaan het zien...

Ik ben benieuwd. Ik hang het principe aan dat van wat er (nog) niet is je ook niets aan hoeft te doen. Gezien het aantal harmonischen vrees ik toch voor enige vervorming van je versterker/buffer.

Op 6 april 2023 20:05:01 schreef Frederick E. Terman:
[...]Je nummering van de harmonischen is verwarrend. Normaal noemen we de tweevoudige frequentie: de tweede harmonische; driemaal is de derde harmonische, etc. De primaire (dat betekent: eerste) frequentie is de grondfrequentie, van éénmaal de, ehm, grondfrequentie.
Kortom, de n^de harmonische is n × f₁.

[...]
Bekijk het zo: de spoel wordt op die hogere frequenties hoogimpedant en doet niets meer.
De twee condensatoren hebben op alle frequenties dezelfde verhouding. De 'onderste' probeert wel meer te dempen, maar de 'bovenste' laat precies zoveel meer door.

--
Als je eens naar schema's van handelsapparatuur voor FM kijkt, zul je zien dat er wel veel aandacht gegeven wordt aan de (afwezigheid van) spurious zoals ruis- en PLL-zijbanden, maar dat - als men al op de werkfrequentie zit -, de harmonischen t/m de eindtrap niet zo belangrijk zijn.
Die eindtrap staat tóch in klasse C, dus zijn aansturing is met pulsen, wáár je ook mee aankomt. Filtering daarná is natuurlijk wél belangrijk.

Waar je toch LC-schakelingen tussen de trappen ziet, gaat het altijd om aanpassing. Enige filtering die je zo gratis mee krijgt kan geen kwaad, maar is geen hoofdzaak.

Voor FM boeit lineariteit ook een stuk minder. Je kan gaan voor aan-uit van je (eind)tor sturen voor max power en minimaal verlies qua rendement van je eindtor. Een goede LPF haalt de ongewenste rotzooi voor het aller grootste deel wel weg. Dus voor FM is C zelfs als onrendabel te beschouwen.

Dus voor FM is de voornaamste functie van een T-impedantie om het vermogen zo effectief mogelijk de volgende trap in te duwen. Wat een andere manier van afstellen tussen de trappen is dan bij AM of SSB, waar lineariteit wel er heel erg toe doet. Zelfs als je modulatie in de eindtrap zelf toepast. Wat bij een er aan geschroefde 'liniair' dus niet het geval is.

Op 6 april 2023 20:48:09 schreef harry64:
Een goede LPF haalt de ongewenste rotzooi voor het aller grootste deel wel weg. Dus voor FM is C zelfs als onrendabel te beschouwen.

Dat klinkt alsof je zegt dat het filter na de eindtrap 'vermogen weggooit, wat anders bruikbaar signaalvermogen geweest zou zijn'.
Dat zul je wel niet bedoelen, want het omgekeerde is het geval: de collectorkring en nakomende filtering voorkómen dat er vermogen verspild wordt aan harmonischen¹.
Van de klassieke instellingen is C dus wel degelijk het doelmatigst voor signalen van constant vermogen.

Een vrij heldere behandeling vind je in de Philips Boekreeks over Elektronenbuizen, deel 7: Zendbuizen.

Bij lineaire versterking ligt de zaak iets anders, maar bedenk dat bijvoorbeeld een klasse B (in de praktijk: AB) eindtrap wél harmonischen maakt (die je wegfiltert¹), maar geen intermodulatie² - hij versterkt het signaal zelf dus wel lineair.

--
¹Praktisch gesproken. Hoe meer dB's harmonischenonderdrukking gewenst, hoe meer onderdelen in de filters.
²Praktisch gesproken. Hoe meer dB's de intermodulatie onder het signaal gewenst (dus: hoe lineairder), hoe 'ruimer' de actieve elementen en hun instelling.

Ik had wat vergelijkende metingen gedaan met m'n Stentor en MRF237 dik in verzadiging sturen tusen m'n RDVV met mosfet. Daaruit bleek dat de MRF in blokgolf gejaagd in combinatie met de LPF van de RDVV de MRF een stuk meer rendabel bleek dan de MRF kaal in de optimale C instelling. Hoewel de MRF in C er zonder LPF ook nog wel veel rotzooi qua 2e en 3e harmonischen uitgooit. Echter de MRF237 deed er tijdens het in blokgolf jagen met LPF toch nog een goede 37 dBm (5 watt) uit te jagen aan 8 watt dc verbruik. Wat toch weer heel anders is dan aan toenmalig 3 watt RF en dc verbruik van 8 watt.

Dat kon ik vroegáh niet meten wegens gebrek aan meetapparaten omdat je voor de prijs van zo een meetapparaat ook een huis kon kopen. En een meetapparaat zonder huis werkt ook niet zo lekker.

Ha harry64,

Wat een leuke term het in blokgolf jagen ik zie dan zo'n tekening van Dr BLan voor me
Maar dat lijkt mij niet de bedoeling er treden nog al wat nadelige effecten op niet alleen harmonische !

Groet,
Henk.

Inmiddels weer wat verder gegaan tussen de bedrijven door...

Heb toch de RF trap met een BFY90 achter de buffer ter hand genomen en op de proefprint gebouwd. Puur om te zien wat ik uit zou kunnen halen en hoe de aanpassing aan zowel de ingang als uitgang er uit zou komen te zien.

Ik ben er niet ontevreden over, op dit moment (zonder inductieve koppeling tussen oscillator en buffer) haal ik er zo'n 5mW uit in 50Ω en er zijn geen rare bijprodukten, zelfs niet in de testopstelling. Ik heb wel een schotje geplaatst tussen buffer en RF trap om dat soort onstabiliteit te voorkomen en dat werkt naar behoren.

Omdat ik straks inductief ga koppelen op de oscillator en bovendien een LPF ga plaatsen achter de RF trap verwacht ik netjes rond de 0dBm of 1mW/50Ω uit te komen.

Nu de boel werkt zoals gepland kan ik aan de printen gaan werken. En in de achtergrond ben ik al bezig met een PLL. Sterker nog, ik heb de PLL printen nog van mijn 3M zender uit 1982 die ik nooit gebouwd heb en ga kijken of ik die nu for the time being kan toepassen om in elk geval op één frequentie (145.425MHz) te blijven...

Dit is de opstelling nu

Dit is het schema (maar dan zonder inductieve inkoppeling)

En zo ziet het er uit op de analyzer

Vandaag toch maar een LPF er achter gezet en de resultaten zijn prima daarmee. Wel veel insertion loss maar dat komt door de print, denk dat ik het LPF zwevend ga bouwen straks...

Dit was voordat ik het filter had

En dit is met het filter

Netjes toch?

Ha Richard S,

Dat is inderdaad een verschil maar..... toch een vraag waarom kies je in eerste instantie,
voor een laagdoorlaatfilter ?
Ik vergelijk dit vaak als het vuil onder het tapijt schuiven !
Heb je als eens naar andere opties gekeken sterker weet je waar die harmonische veroorzaakt worden ?
Je schakelt twee versterker trapjes achterelkaar komt je vervorming uit het eerste trapje of de tweede....
En welk mechanisme veroorzaakt de vervorming bron impedantie, temperatuur van de chip, Bias ?

Groet,
Henk.

Dag Henk, ik heb zelf de gelijke gedachte en wil deze stuurzender zo schoon mogelijk hebben voordat ik ga versterken naar een aantal Watts. Maar de rommel komt uit de oscillator zelf, ik was daar zelf ook verbaasd over. Maar het is kennelijk normaal dat een Collpits of in dit geval de afgeleide Clapp oscillator veel harmonischen produceerd. Om die redenen ga ik in de definitieve opstelling het oscillator signaal inductief (selectief) inkoppelen aan de buffer met de verwachting dat het dan al een heel stuk minder is. Het LPF komt er sowieso toch achter maar zoals je zegt beter om het bij de bron weg te werken zover als mogelijk.

Dit was trouwens de output rechtstreeks op de oscillator 2 weken geleden toen ik alleen nog maar de oscillator op de testprint had zitten:

Ik neem aan dat de waarde van je spoeltjes in nH is en niet uH.

Ha Richard S,

Ik had je oscillator screenshot gezien, en daar ga je beginnen met de analyse.
Het type oscillator welke je gekozen heb laat ik in de midden,
en dit type kan je zeker verbeteren !
Ik denk dat het belangrijk is om eerst te onderzoeken wat het,
mechanisme achter harmonische en intermodulatie is.
Overwegend is wel bekend wat de amplitude relatie met de fundamentele frequentie is maar,
veel minder wat de oorzaak is en dus wat te doen....
De keuze voor een laagdoorlaatfilter ligt voor de hand maar is dit altijd wel de juiste ?

Vervorming wordt oorspronkelijk gegenereerd in de vorm van stroom,
die wordt omgezet in een spanning door aansluitimpedantie.
De fase en amplitude van de vervormingscomponenten kunnen dus sterk worden beïnvloed door,
de aansluitimpedantie, en in het bijzonder door de impedantie van de Bias spanningsnetwerken.
Wat je wil vermijden is niet-lineaire componenten actief en passief,
ja dan kunnen we niets bouwen want....
Het enige wat we dan kunnen gebruiken zijn weerstanden !
Alle componenten met geheugen werking zijn niet-lineair wat zijn dan,
componenten met geheugen werking wel condensatoren en spoelen.
En die condensatoren en spoelen komen helaas overal voor ook in je FET.
Overigens zijn dit in de elektronica de enige componenten die er toe doen
Alle andere componenten zijn hier uit opgebouwd.....

Even in het kort ik weet niet of je bekend ben met de invloed van,
het geheugen effect op een spanning / stroom...

De spanning over een condensator is de spanning op tijdstip t evenredig met alle eerdere,
stroomwaarden niet alleen met de momentane waarde.
Dit is de reden waarom capaciteiten en inductanties worden beschouwd als,
geheugen introducerende circuitelementen.
Het bekende gevolg van het geheugen is dat de tijdresponsies van de schakeling niet meer,
ogenblikkelijk zijn maar worden vervormd door de impulsresponsie van het systeem.
In een systeem met een lang geheugen zullen de antwoorden over een lange periode verspreid zijn.
Er ontstaat een soort zaagtand hetgeen de vervorming introduceert.....

Kijk als we dit mechanisme onderkennen dan kunnen we misschien aan een oplossing werken.
Ik geef alvast een voorzet een robuust hoog / laagdoorlaatfilter voor signaal / voeding.
Een zo klein mogelijk geheugen effect zowel elektrische als thermisch.
Gedefinieerde in / uitgansimpedantie voor optimale faseruimte.

Ik zal eerst naar je ontwerp kijken als het interessant is kunnen we,
een en ander bediscussiëren voor verbeteringen.

Groet,
Henk.

Ik ben momenteel bezig een 2mtr ontvangst converter te maken met de BF256B.
Als oscillator gebruik ik een VFO welke eerder dienst deed als VFO op 85MHz, maar nu voor 117MHz.
De uitgang van de converter is 27,225MHz als vaste middenfrequent, met de VFO varieer ik de ontvangst frequentie.
Maar die VFO is verschrikkelijk frequentie stabiel en verschuift max. 1kHz.
Dat is dan alleen aan het begin zo, later verschuift het helemaal niet meer.
Een PLL is helemaal niet nodig, het is zo al frequentie stabiel genoeg en dat met een vrijlopende oscillator, varicap afstemming over precies 2MHz.
Ook daarin gebruik ik een BF256B op 5V.
Maar op de een of andere reden ontvang ik niets op tweemeter, ik heb het vermoeden dat er een extra voorversterker tussen moet.

Ik zit eraan te denken om eerst een klein meetzendertje, dat is dan alleen een oscillator voor 144 tot 146MHz volgens hetzelfde principe te maken.
Dan heb ik in ieder geval een signaal op tweemeter, waarop ik de ontvanger kan inregelen.

Afijn dit is maar een testje want als mengtrap ga ik toch de SO42P gebruiken, dat is tenminste een echte mengtrap.
Alle poorten van die mengtrap komen op 50 ohm in-uit.
En daarvoor komt een BFR90-91 als front/end.

Ha Martin V,

Ik volg je projecten wel maar nog even te weinig tijd voor de elektronica.
Dinsdag komt de aannemer van Rijkswaterstaat voor het vervangen van twee,
ramen i.v.m. geluidsoverlast !
Dus weer zo'n 75 apparaten moeten verplaatsen bijna klaar....

Ja leuk zo'n ontvanger is dat dezelfde oscillator als ik getest heb ? die,
frequentie was veel lager.
Maar een verloop van 30 Hz /6 maanden wel met isolatie het kan zeker !
De CO ontvanger is ook zonder PLL het is altijd een afweging waar heb je,
het voor nodig.
Ik denk dat voor amateur communicatie gebruik je niet langer dan 4 uur op,
een frequentie staat afgestemd.
Dus kan je voor de stabiliteit eis binnen 4 uur volstaan vaak draai je al,
eerder aan het wieltje

In de VHF heb bijna altijd een voorversterkertje nodig al,
is het alleen maar voor de antenne aanpassing.

Ik weet niet of 50 Ω in alle situaties een goede keuze is je heb,
wel redelijk stroom nodig of gebruik je trafo's naar de impedantie van SO42 ?

Groet,
Henk.

Voor de SO42P gebruik ik trafo´s welke van asymmetrisch naar symmetrisch transformeren, of een hogere impedantie natuurlijk.
Maar wat ik nu heb zijn twee J fets als differentiaal versterker, dat is de mengtrap.
Ik zal er eens een pre amp voor zetten.

Op 9 april 2023 15:15:10 schreef harry64:
Ik neem aan dat de waarde van je spoeltjes in nH is en niet uH.

Correct... Heb dat vaker gehad met spoelen...

Ha Martin V,

Als je nog een FET bezit prima op een trafo binnen komen,
dit is de enige manier om de SNR te verbeteren....
Afhankelijk welke transistor je gaat gebruiken het optimale Bias punt opzoeken,
dan zijn twee of drie signaal generatoren eigenlijk een must i.v.m. de IMA meting....
Je kunt het voorversterkertje voorzien van een linearizer dit,
is een klein netwerkje C,L,R in de feedback !
Of een Norton versterkertje let op er zijn meer hondjes die fikkie heten
Ik zal eens zoeken of dat familie is van de oude Norton....

Groet,
Henk.

Op 9 april 2023 15:20:06 schreef electron920:
Ha Richard S,

Ik had je oscillator screenshot gezien, en daar ga je beginnen met de analyse.
Het type oscillator welke je gekozen heb laat ik in de midden,
en dit type kan je zeker verbeteren !
Ik denk dat het belangrijk is om eerst te onderzoeken wat het,
mechanisme achter harmonische en intermodulatie is.
Overwegend is wel bekend wat de amplitude relatie met de fundamentele frequentie is maar,
veel minder wat de oorzaak is en dus wat te doen....
De keuze voor een laagdoorlaatfilter ligt voor de hand maar is dit altijd wel de juiste ?

---knip---

In een systeem met een lang geheugen zullen de antwoorden over een lange periode verspreid zijn.
Er ontstaat een soort zaagtand hetgeen de vervorming introduceert.....

---knip---

Ik zal eerst naar je ontwerp kijken als het interessant is kunnen we,
een en ander bediscussiëren voor verbeteringen.

Groet,
Henk.

Dag Henk, je snijdt een onderwerp aan waar ik wel van gehoord heb maar waar ik praktisch/theoretisch geen enkele ervaring mee heb. Opleiding is middelbare electronica maar dat betrof slechts basis kennis...

Ik wil me hier best verder in verdiepenen maar dan wordt dat toch versie 2.0 van deze zender denk ik. De zender is verder modulair kwa opbouw dus een nieuwe revisie oscillator kan altijd nog.

Kwa bias instelling heb ik wel een en ander uitgetest maar uiteindelijk kwam ik toch op het huidige schema, vooral omdat het werkpunt behoorlijk wijzigt wanneer de oscillator aanslaat en ik denk dat dit mede de "vervorming" en dus de harmonischen genereerd...

Maar ik sta open voor suggesties om het ontwerp te verbeteren. Denk dat ik dan wel een separate topic ga starten.

Ha Richard S,

Ik denk dat het wijs is als je de ingeslagen weg vervolgt.
Mijn opmerking is dan ook alleen bedoeld om een ander licht op het ontwerp,
te schijnen !
Ik heb snel naar je oscillator gekeken maar nog niet aan gerekend.
Wat mij opvalt is dat zowel de center frequentie afstemming als het,
verstemmen door het audio door de zelfde varactors gebeurt.
Nu weet ik niet hoe groot het afstembereik is en welke nominale zwaai,
maar het maakt qua verandering nogal uit welke capaciteit ingesteld is...
Het lijkt mij beter om twee diode setjes te gebruiken een voor de afstemming en,
een voor de modulatie !
In jou ontwerp gebruik je een dual gate FET dan zou je gate 2 als AVR kunnen gebruiken en,
deze optimaal instellen voor de harmonische.
Dit kost iets rendement maar dat is altijd het geval efficiëntie en lineariteit zijn tegenover gestelde doelen !
Als je toch liever een laagdoorlaatfilter gebruikt maak er dan een reflectie arm,
( laagdoorlaat / hoog doorlaatfilter van.
Ik zal eens kijken wat je kunt bereiken als de tweede gate gebruikt wordt als negatieve feedback....

Groet,
Henk.

Je opmerkingen worden in dank ontvangen Henk. Maar inderdaad wordt dat dan Oscillator v2.0. En in het begin had ik eerst 2 varicap circuits maar omdat die dingen en alles wat erom zit voor de bias bijdragen aan een hogere faseruis wil ik het eerst zo proberen, ik kan nog wat spelen met de weerstanden als het buiten het vangbereik valt of als de modulatie niet goed is.

Ik ben dit paasweekend begonnen met het ontwerpen van de printplaten. De oscillator is nu klaar. Ik kwam nog wel een fout tegen in het schema rondom de varicaps dus bijgaande tekening is gecorrigeerd.

Wat plaatjes

Ik heb het screenshot van de oscillator print hierboven maar vervangen door een foto, ziet er iets beter uit...

En de volgende print van de buffer is nu ook klaar. Dat was best wel een puzzel vanwege de hoge onderdelen-dichtheid. Ik heb een deel van de signaalpaden nu aan de andere kant van de print gezet, dat is wel even wennen als je in 3 dimensies moet nadenken maar ik vind het best goed gelukt al zeg ik het zelf...

Ik heb wel een schot geplaatst door het midden omdat de spoelen elkaar anders te veel gaan zien. Ben benieuwd naar het resultaat straks.

Zie dat je voor spanning stabilisatie van de oscillator gebruik maakt van de 78xx serie, daar ben ik niet de grootste voorstander van als het om precisie en stabiliteit gaat.
Zelf maak ik, zeker in een oscillator kring vaak gebruik van LM4040 Precision Micropower Shunt Voltage Reference, die je in diverse voltages kan krijgen. Er zijn nog wel duurdere, maar om het betaalbaar te houden is dit wel een goede optie.
Deze reference dan een voltage follower laten instellen, die de uiteindelijke kring gaat voeden.

Dat is inderdaad een mooie oplossing. Heb zelf ook mijn bedenkingen maar dan met name vanwege de ruisbijdrage wwar ik in audioapparatuur tegenaan ben gelopen. Wanneer dat hier toch de kop opsteekt zal ik eens naar deze oplossing kijken.

En bedankt voor de feedback

Ha Richard S,

Op zich een net printje, vraag welk tekenprogramma gebruik je ?
Ik zorg er altijd voor dat de RF hete kant van componenten niet,
direct boven het grond vlak zit !
Je koppelt RF energie naar je grondvlak dit wil je vermijden hetzelfde geldt,
voor ontkoppel condensatoren.
Het is vaak wikken en wegen.... goed opletten dat het punt waar je ontkoppel condensator aan het,
grondvlak bevestigd wordt koud is anders koppel je ook hier de ongewenste energie naar de schakeling ...
Maak je het printje zelf ?

Groet,
Henk.

Dank je Henk, ik gebruik Sprint-Layout voor de printontwerpen. Gedurende dit project heb ik gemerkt dat het best tot veel in staat is. Vooral het multilayer gebeuren gaat verder dan ik dacht...

In het verleden (30 jaar terug) dacht ik dat de signaalpaden juist boven een massavlak moesten zitten, inmiddels weet ik beter want o.a. bij het LPF had ik behoorlijk wat insertion loss. En dus ga ik doen wat jij zegt en zal de printjes nog aanpassen waar dat nodig is.

En ja ik maak de printen zelf zoals is te zien een stukje terug in dit topic. Ik weet dat het makkelijker/schoner is om het uit te besteden maar zolang ik dit zelf kan blijf ik dit doen en het is onderdeel van mijn hobby vind ik, alles van begin tot eind zelf doen.

Maar goed, inmiddels is de print layout van de RF trap ook klaar. Ik maak nu gebruik van aardvlakken op zowel boven als onderzijde van de print en zoals gezegd haal ik dat weg onder signaalpaden. Hier loop je wel tegen wat beperkingen aan in Sprint-Layout, veel na-editten dus maar het is weer gelukt...

Rest nog de LPF print, die ga ik toch op print zetten maar hou nu wel rekening met de verliezen op de signaalpaden...

Ha Richard S,

Dat programma ken ik in het CO ontvanger project is ook een printje getekend ik heb de lezer.
proef printen maak ik ook zelf incl. vertinnen of verzilveren is veel sneller en kost een stuk minder...
Hou je ook rekening met het verbinden van de boven en onderzijde van het grondvlak als je,
dit niet doet maak je een grote condensator !
Hiervoor hoef je teken technisch niets te doen alleen op een aantal plaatsen,
een draadje van boven naar beneden.
Met name aan de randen daar ontstaat door het verdringing effect de energie die daar gemakkelijk kan stralen,
en eventueel Wervelstromen kan opwekken !
Veder succes we gaan het volgen.....

Groet,
Henk.