Nihajni krogi

[lkos]

Pozdravljeni!

V starih casih so se delali nihajni krogi s pomocjo vrtljivih kondenzatorjev, ki jih je dandanasnji precej tezko dobiti (ce odpres kaksen radijski sprejemnik).
Slisal sem, da se dandanasnji take zadeve izdelujejo s pomocjo varicap diod. Kako se to uporablja? Primer: zelim dobiti nihajni krog, ki bo uglasen na 27MHz in ne bi zelel imeti tuljave z veliko navoji...

Lep pozdrav in hvala za odgovore!
Ludvik Kos

[s56al]

Odvisno od tega, kje in kaksen nihajni krog potrebujes. V cem je problem? Dokler so se nihajni krogi delali s tuljavami in klasicnimi mehanskimi fiksnimi ali vrtljivimi oz. trimer kondenzatorji, ni bilo nobenih tezav, vse dokler napetost na nihajnih krogih ni dosegla prebojne trdnosti izolatorja med ploscami kondenzatorja oz. navoji tuljave. Namrec tako dober mehanski C kot L sta prakticno popolnoma linearna elementa (do preboja). Ker pa je mehanski vrtljivi kondenzator drag in se ga tezko avtomatsko nastavlja (npr. z mikrokontrolerskim upravljalnim vezjem, kar je trend v modernih radijskih napravah), so se v nihajnih krogih zacele uporabljati varicap (VARiable CAPacitor) diode. Te izkoriscajo pojav, da je kapacitivnost za izmenicne signale, ki nastopi na zaporno polariziranem PN spoju, obratno sorazmerna zaporni napetosti (zaporna napetost je DC). Vendar nastopi dodatna tezava, da je dioda se vedno dioda, in ce izmenicna napetosti na njej (npr. ko je taka dioda del nihajnega kroga)
ni bistveno manjsa od krmilne enosmerne zaporne napetosti, postane njeno vedenje precej nelinearno. To pomeni, da se v taksnem nihajnem krogu veselo generirajo harmoniki, hkrati pa zaradi spreminjanja zaporne napetosti kot posledica superponirane nihajoce napetosti (zaporna napetost doloca kapacitivnost) pride tudi do neke vrste frekvencne modulacije. Tezava ni tako huda, ko je taksen nihajni krog uporabljen kot oscilator, saj ima vsak oscilator tudi nelinearen aktivni element, ki ze sam generira harmonike. Pac pa nastane problem, ko tako diodo zelimo uporabiti npr. na vhodu RX kot del vhodnega nihajnega kroga (sita). Zakaj? Na vhodu v RX imamo prisotno celo mnozico razlicnih signalov. Mocnejsi med njimi izkrmilijo diodo v izrazito nelinearno delovanje in potem se taksen nihajni krog zacne obnasati kot mesalnik, nastopi pojav intermodulacije. To se v praksi pokaze tako, da v RX slisimo signale na frekvencah, kjer le teh sploh ni (ta pojav lahko nastopi tudi zaradi drugih razlogov, npr. zaradi sprejema na zrcalni frekvenci heterodinskega RX in ni nujno iskati njegov izvor v nelinearnosti v vhodnem delu RX).
Uporaba varicap diode kot del nihajnega kroga oscilatorja ima tudi izrazito slabost, da je dosezena kvaliteta nihajnega kroga slabsa kot v primeru uporabe mehanskih kondenzatorjev, hkrati pa je precej velik tudi sum same diode. Oboje precej poveca pristotnost faznega suma na izhodu iz oscilatorja...
Poleg tega je temperaturna karakteristika varicap diode bistvenoi slabsa in predvsem zelo nelinearna, kot pa je to pri mehanskih kondenzatorjih.
Uporaba varicap v nihajnih krogih torej ni ravno preprosta, ce naj le-ta opravlja svojo funkcijo tako kot se od njega pricakuje. Zato so za uporabo varicap diod v nihajnih krogih potrebni dodatni triki, ki njihove slabosti minimizirajo.
Varicap diode se sicer izdelujejo za kapacitivnosti od nekaj pF za VHF in UHF podrocja pa vse do vec 100pF za HF in MF frekvencna podrocja (govorim o max. kapacitivnosti). Obseg spreminjanja kapacitivnossti je obicajno od 1:1,5 za UHF varicap pa vse do 1:10 v ekstremnih primerih HF/MF diod. Npr. BB112, ki jo pri nas prodaja IC na vodovodni, je varicap dioda, ki se ji da z zaporno napetostjo 2 ... 8V krmiliti kapacitivnost PN spoja nekako med 40pF in 400pF (govorim na pamet, podatek je bolj za obcutek velikostnem redu, za tocen podatek je treba pogledati v "data-sheet" na internetu - proizvajalec Philips).
Varicap diode so popolnoma neuporabne kot zamenjava za mehanske vrtljive kondenzatorje tudi v npr. antenskih tunerjih, saj tu nastopajo tudi pri majhnih moceh TX (nekaj W) v posameznih primerih napetosti reda 100V in vec. Avtomatski antenski tunerji zato uporabljajo servomotorje, ki vrtijo klasivne mehanske kondenzatorje ali pa je v njih realizirana spremenljiva kapacitivnost z naborom fiksnih kondenzatorjev, ki se jih vklaplja paralelno z releji. Ce npr. izberemo nabor fiksnih kondenzatorjec 5pF, 10p, 20pF, 40pF, 80pF in 160pF lahko z njihovim paralelnim vklapljanjem s primernimi releji nastavimo kapacitivnost na katerokoli vrednost med 10pF in 315pF in sicer na 5pF natanco.

Toliko na hitro. Za podrobnejso razlago pa tale forum ni ravno najbolj prijazen medij.

Morda pa bo ZRS nekoc organizirala kaksno srecanje S5 HAM na temo konstruktorstva, kjer bi lahko rekli kaj vec na to temo. Tako kot npr. potekajo redna letna srecanja VHF/UHF/SHF amaterjev v organizaciji S57C, kjer je vedno zivahna debata tudi na temo tehnike

LP,
Sandi, S56AL

[lkos]

Pozdravljeni!

Se pravi, da se ne da vrtljivih kondenzatorjev povsem nadomestiti...
Vcasih clovek pride do (pokvarjenega) radijskega sprejemnika in vzame ven kondenzator. Prva tezava je, da ne poznas kapacitivnosti. Problem resi kaksen boljsi merilni instrument, ni pa posebno natancen. Druga tezava pa je v tem, da je potrebno vezje prilagoditi vrtljivemu kondenzatorju, ki je na razpolago. Ce se ne motim, bi po enacbi za resonancno frekvenco LC vezja samo spremenil tuljavo. Je tu se kaksno dodatno opravilo/sprememba?
Zanima me, kako naj se zacetnik loti tehnike?
Tezavni so zlasti starejsi nacrti, ker vsebujejo komponente, ki jih nikjer vec ni. Novejsi nacrti pa so za zacetnika prekomplicirani.

Lep pozdrav!
Ludvik Kos

[s56al]

Kaj pa pomeni komplicirano? Vezje CW TX z eno elektronko EL84 izgleda na papirju bistveno bolj enostavno kot preprost CW TX z dvema tranzistorjema, a ga je v praksi veliko tezje (in komplicirano) izdelati. Prosim oglej si vezji dveh preprostih KV sprejemnikov v lanski oktobrski stevilki CQ ZRS. Ce se Ti ne zdita prekomlicirani, potem lahko pomagam. Vsi uporabljeni elementi so nabavljivi v S5. Tu si lahko tudi ogledas uporabo varicap diode v vlecenem kristalnem oscilatorju (VCXO = Voltage Controlled Xtal Oscillator)). Zaradi velike kvalitete kvarc kristala varicap s svojimi "slabimi" karakteristikami ne degradira znatno oscilatorja.
Ce prav razumem, bi Ti uporabil varicap v 27MHz nihajnem krogu. Trik je potem ta, da izdelas 27MHz nihajni krog s tuljavo in fiksnim (ali trimer + fiksnim) kondenzatorjem, ga s trimerjem (ali jedrom tuljave) pripeljes na zeleno frekvenco, varicap pa dodas k fiksnemu kondenzatorju paralelno prek se enega C z zelo majhno vrednostjo. Na ta nacin varicap le malenkostno spreminja frekvenco nihajnega kroga (npr. 26,7 do 27,5 MHz) in ne degradira bistveno nihajnega kroga. Zaradi porazdelitve napetosti med dodatnim C majhne vrednosti in varicap se na varicap pojavi le manjsi del napetosti, ki je sicer prisotna na tuljavi oz. fiksnem C nihajnega kroga.

73/72 de S56AL

[s56al]

S predhodnim besedilom nisem v celoti odgovoril na vprašanje, zato še nekaj doatnih pojasnil. Mehanske vrtljive kondenzatorje SE DA nadomestiti povsod v amaterski praksi, potrebna pa je sprememba pristopa. To se pravi, da jih je težko ali nemogoče nadomestiti v nekaterih obstoječih vezjih po principu neposredne zamenjave, vendar se da načrtovati drugačno vezje brez vrtljivih kondenzatojev, ki bo opravljalo enako funkcijo enako dobro.

Resonančna frekvenca nihajnega kroga se izračuna po enačbi

f= 1 / (2*pi * sqrt(L*C))

Pravilno je treba vnesti enote C /F in L /H potem pade ven f v Hz. Iz enačbe sledi, da če se npr. kapacitivnost poveca za faktor 2, je potrebno za dosego enake resonančne frekvence zmanjšati induktivnost za enak faktor. Vendar pa se teh vrednosti ne more poljubno spreminjati, saj se v dotičnem vezju s tem spremeni tudi kvaliteta vezja oz. postanejo vrednosti C in L neživljenske.
Za izracun zračne tuljave, navite na valjastem tuljavniku v enem sloju, tudi obstajajo formule za oceno induktivnosti, ki dajo običajno vrednost na kakšnih +/- 5% natančno, kar je za prakso dovolj dobro. Enostavneje pa je kupiti tuljavnik s feritnim jedrom ali toroidno feritno jedro pri resnem trgovcu, ki zna povedati Al faktor jedra. Iz tega faktorja se potem enostavno izračuna induktivnost po enačbi

L = Al * N^2

Kjer je N število ovojev ter Al v nH za en ovoj. Če je Al podan v nH za 100 ovojev, ga je treba prej še deliti z 10.000. Tudi izračunana induktivnost je potem v nH.

Marsikateri radioamater pa si namesto s formulami v praksi pomaga kar z DIP metrom. S tem instrumentom se enostavno izmeri resonančna frekvenca nihajnega kroga in če le-ta ne ustreza se vrednst elementov nihajnega kroga popravlja, dokler je potrebno. DIP meter se da kupiti za kakšnih 20.000 SIT, v RA literaturi pa je tudi veliko načrtov za samogradnjo.

73/72 de S56AL

[lkos]

Pozdravljeni!

Pogledal sem si omenjeni clanek v CQ ZRS. Dejansko zadeva ni prevec komplicirana. Vprasanje je le, ce se se dobijo tisti kristali... Kar se tice kompleksnosti vezij: zdi se mi, da sem eden izmed tistih, ki na shemi najprej prestejejo tranzistorje, potem pa presodijo, ce je to za njih (HI).

Lep pozdrav!
Ludvik Kos

[s56al]

Ni problema za kvarc. Pri meni v predalu jih je se dovolj in enega dobite za vzpodbudo Posljite mi mail na aleksander.stare@siol.net da se dogovoriva o podrobnostih.

73 es 72 de S56AL

[S57NAZ]

Lep pozdrav!

Mogoce ni cisto pravi zadetek, ampak oglej si www stran Darkota. Je na naslovu:

http://Lea.hamradio.si/~S57UUD/

nato klikni na "My current homewark" in pojdi dol do Lokalni oscilator. Tam dobiš tudi neke izracune. Zanimivo.

73 de Marko

[S56SWA]

S56AL, zopet eno vprašanje:
Ogledal sem si članek "Dva preprosta KV sprejemnika" in imam naslednje vprašanje: nikakor namreč ne morem dobiti kvarcev 14.165 MHz, sem pa v HTE-ju v Ljubljani našel kvarce 14.185 MHz - ali lahko uporabim te oz. kaj bi se zgodilo, če bi jih zamenjal.
Že vnaprej hvala in 73, Andrej

[s56al]

Andrej,

Ce so to obicajni mikrokontrolerski kvarci, potem je velika verjetnost, da bo zadeva cisto OK delala, le 20kHz vec SSB obsega bos imel pokritega. Skoraj gotovo pa ti ne bo uspelo pokriti celega CW obsega (navzdol do 14,000 MHz), da bodo oscilacije se lepo stabilne.
Ce kvarc iz HTE ne bo delal, se lahko oglasis po dva kvarca 14.165 pri meni, mislim pa, da jih se vedno ima CIP elektronika (Sokolska, MB) na policah z elementi za razprodajo.

73 de S56AL

S56AL, zopet eno vprašanje:
Ogledal sem si članek "Dva preprosta KV sprejemnika" in imam naslednje vprašanje: nikakor namreč ne morem dobiti kvarcev 14.165 MHz, sem pa v HTE-ju v Ljubljani našel kvarce 14.185 MHz - ali lahko uporabim te oz. kaj bi se zgodilo, če bi jih zamenjal.
Že vnaprej hvala in 73, Andrej

[S56SWA]

Sandi hvala; kvarci so že na poti (hi)

[S56SWA]

Sandi lep pozdrav,

še vedno nabiram material za KV sprejemnika. Trenutno iščem tuljavnike neosid 10T1 in kamorkoli vprašam jih nimajo na zalogi.
Mi lahko prosim pomagaš z informacijo, kje se jih da dobiti.

Drugo vprašanje je žica, s katero bom navil tuljave: kje se jo običajno kupuje in kako debela mora biti v tuljavah pričujočih sprejemnikov.

Že vnaprej najlepša hvala in 73

[s56al]

Neosid 10mm x 10mm, material T1 .... Buerklin 79D144

Zica mora dovolj tanka, da gredo navoji na tuljavnik v enem sloju. V primeru tega RX je zica CuL premera 0,15 mm do 0,3 mm ravno pravsnja. Dobis jo iz kaksnega starega transformatorja, sicer pa se da kupiti tudi npr. v trgovini Elektronabave v Crnucah in drugih elektrotrgovinah, ce si pripravljlen kupiti cel kolut. Verjetno jo ima tudi HTE na Roski. Za manjso kolicino prasaj koga, ki navija trafote ali previja elektromotorje.

73, Sandi