Symulacje układów radiowych

[SQ5KVS]

Zanim ktoś w wątku o 5-cio pasmowym odbiorniku zarzuci że odpływamy od tematu zdecydowałem się założyć ten wątek (w dziale ABC, a czemu nie, hi)
Na początek wzmacniacz m.cz. do 5-cio pasmowego odbiornika konstruowanego przez DREWNIANEGO http://sp-hm.pl/thread-3995-post-45195.html#pid45195
Zasymulowałem dokładnie jak Leszek tylko z pasmem do 100kHz (wolę widzieć co się dzieje dalej, może tam są jakieś "kwiatki"), i wyszło podobnie ale jednak inaczej.
Schemat:
   

Charakterystki:
   

RObciążenia zmieniane od 20 omów (dolny jasnozielony) do 2K (górny ciemnozielony)
Dla obciążenia niskoomowego rezonans przy około 200Hz, dla wysokoomowego zaczyna się pojawiać przy 20-40kHz. Wyszło więc owrotnie niż Leszek pisał, rezonans dla niskich przy niskich obciążeniach (niezależnie od istnienia dławika). Ciekawe czemu..

Dla schematu zmodyfikowanego wysokich rezonansów nie ma, ale są szkodliwe rezonanse z dławikiem wynikające z tego że R11, R12, R15 i kondensatory 100n tworzą przesuwnik fazy który na częstotliwości kilkuset Hz ma 180* przesunięcia i generatr gotowy. Dodatkowo to powoduje że impedancja wejściowa zmienia się o rząd wielkości w funkcji częstotliwośći i nasz filtr z dławikiem zachowuje się róznie.
Schemat:
   
Charakterystyka:
   
I znowu zastanawia mnie że symulatory w sumie oparte na tych samych SPICEowych silnikach pokazują różne rzeczy..

[SP9VQ]

Karol tak zapytam z jakiego oprogramowania do symulacji korzystasz w tym konkretnym przypadku?

[SP6FRE]

Witam!

Karolu, faktycznie nie sprawdzałem przesunięcia fazowego w gałęzi sprzężenia zwrotnego i przez moment miałem wrażenie, że przez zaniechanie faktycznie nie przejrzałem jak wygląda charakterystyka przenoszenia wzmacniacza dla wyższych częstotliwości i "zgubiłem" moment kiedy wzmacniacz zamienia się w generator. Więc pomyślałem, że od mądrego warto nawet gorzką lekcję odebrać :-)

Ale zrobiłem szybko kolejną symulację, tym razem pętli sprzężenia zwrotnego:

       

Patrząc od lewej do prawej, R1 to oporność w obwodzie kolektora, sprawdzałem też dla wartości 200 omów i mniejszych, a R5 to oporność wejściowa bazy, sprawdzałem też dla większych wartości w bazie ale wynik nie różni się zbytnio od pokazanego.

Uproszczona teoria generatora mówi o spełnieniu dla ustalonych drgań dwóch warunków dla pętli sprzężenia zwrotnego: faza musi być równa n*360 (n=0,1...) a jednocześnie wzmocnienie w pętli musi być większe niż 1 (0dB)

Z symulacji wynika, że co najmniej warunek wzmocnienia w pętli sprzężenia nie jest spełniony bo na oko widać, że tłumienie w pętli sprzężenia rośnie szybciej niż spada wzmocnienie dla wyższych częstotliwości. Pokazałem wykres do 100kHz choć sprawdzałem tym razem też wyżej.

W wolnej chwili sprawdzę jak zachowuje się faza sygnałów w tym układzie ale wydaje się na razie, że układ nie powinien zamienić się w generator. Tym bardziej ciekawy jestem testu praktycznego ;-)

Ja używam do symulacji programu "open source" o nazwie qucs, Karol chyba używa czegoś z rodziny Pspice.

L.J.

[SQ5KVS]

Ja używam LTSpice bo a) mam b) jest darmowy dla zwykłego człowieka (nie jestem pewien czy do zastosowań komercyjnych też) c) chodzi na WinE d) Schemat można wyklikać, rysuje ładne wykresy i można część obliczeń oskryptować choć mimo tłuczenia kijem autorów dalej jest dużo mocno wnerwiających rzeczy w IDE.... "Jest darmowy, nie można marudzić".

A napisałem że faza jest 180* stopni i to w zasadzie jest źle ale dobrze. Razem z przesunięciem trzech stopni odwracających fazę mamy 360*, i to dla częstotliwości bliskich akustycznych (tam gdzie jest duże wzmocnienie). Ciekawe są te róznice, faktycznie trzeba by zbudować

[SP9VQ]

Ja używam do symulacji programu "open source" o nazwie qucs...

22 January 2017 Released Qucs 0.0.19 - wygląda jakby projekt nie był już rozwijany

Ja używam LTSpice bo...

Skorzystam z tego jaki używa Karol ze względu na aktualizacje.


Układ modelowy wzmacniacza m.cz. jest zbudowany.

   

Miejsce na rozbudowę pętli sprzężenia zwrotnego też jest. Wszystkie zastosowane rezystory w układzie mają tolerancję 1%. Dysponuję oscyloskopem CQ5620, miernikiem uniwersalnym, generatorem do 1MHz (sinus, prostokąt). Jeżeli będzie z waszej strony prośba o wykonanie w ramach symulacji zmian w układzie i sprawdzenie ich w praktyce siła rzeczy zgłaszam się na ochotnika.

[SP9RQA]

QUCS wprawdzie jest dość stary i ma swoje chimery, ale jest jego rozwinięcie w postaci QUCS-S, który jest rozwijany na bieżąco:
https://ra3xdh.github.io/

i można w nim wybierać z którego silnika chce się korzystać: ngspice, spiceopus, xyce.

Jest też podobny twór (niestety tylko pod M$) o nazwie QucsStudio:
http://qucsstudio.de/download/
https://www.youtube.com/watch?v=2lmW_4zf...=adidasler

program zintegrowany z KiCAD, Octave...

[SQ5KVS]

Aby nie rozwadniać wątku o
Wzmacniacz pośr. (IF) wg. F6CER, ew. hycas wg. W7ZOI, niejako wywołany do tablicy wykonałem kilka symulacji, wyniki w obrazkach poniżej.

W kwestii, co daje lub nie daje rezystor równolegle z dławikiem/obwodem rezonansowym w drenie/kolektorze.
Rezystor pozwala łatwo dopasować impedancję wyjściową wzmacniacza i zmniejsza dobroć obwodu. Jest równolegle z obwodem o wysokiej (duży dławik lub obwód równoległy) impedancji więc prądy w.cz. w większości lub głównie płyną przez niego ( dławik 100uH na 10MHz to ~6kOm). Zmniejszenie dobroci obwodu jest na plus bo nie mamy ostrych pików wzmocnienia i zmiany fazy, trudniej o wzbudzenia.
Ale jeśli zadbamy o odpowiednie punkty pracy to układ z samym rezystorem lub rezystor + dławik są tożsame (jeśli zaniedbamy jakieś rezonanse itp). Obrazki poniżej.

Rezystor + dławik. Celowo dobrałem tak punkt pracy aby było całkiem niezłe dopasowanie:
   

Sam rezystor. Podniosłem tylko napięcie zasilania aby prądy były podobne jak wyżej:
   

Szumy - w obu przypadkach szumy są dokładnie identyczne, bo wzmocnienie jest identyczne (i zadbaliśmy o dopasowanie więc strat na we/wy ~nie ma)
   

Ale jest jeszcze jeden układ, w którym wywalamy rezystor i jest tylko obwód rezonansowy/cewki, którymi dopasowujemy wysoką impedancję wyjściową tranzystora do wyjścia. Ten układ ma dużo wad (za duże w konkretnym zastosowaniu wzmocnienie i dość znaczne oddziaływanie wyjścia na wejście - S12, trudniejsze dopasowanie) ale ma jedną zaletę - ponieważ nie wprowadzamy tłumienia rezystorem mamy maksymalne wzmocnienie przy tych niewiele większych szumach. Jak sprawdziłem, wzmocnienie rośnie 3x a szumy rosną 2x.

   

I szumy:
   

Do tej drugiej (małej) liczby szumowej trzeba podchodzić jednak z dystansem. Temat szumów w symulacjach ciągle poszerzam i możliwe ze coś pokręciłem (choć oba układy jeśli chodzi o impedancje we/wy są takie same).

Edit: Celowo podaje VOut a nie S21, aby pokazać o ile wzrośnie napięcie na fitrze kwarcowym.