RE: Wzmacniacz QRP co nie tak?
Na wejściu sondy daj co najmniej 1nf, a nawet 10nF. Diody cechują się progiem napięciowym, najmniejszy ma dioda germanowa, ale też można wypróbować niektóe typy diód schotky np BAT85, BAT41 itp, dobre są diody typu HP2800 ale praktycznie nie osiągalne. Za pomocą diód schotk'y możesz mierzyć nieco większe napięcia, diodami Ge tylko do 20V. Oprócz progu diody detekcyjne mają też sporą upływność. Wielkość rezystora szeregowego nie jest wartością obligatoryjną. Zależy ona od rezystancji obciążenia miernika, którym mierzysz to napięcie. Jeśli masz doskonały miernik z wtórnikami na wejściu lub woltomierz lampowy to wartość 1Moma jest odpowiednia. Nie wystąpi na nim zauważalny spadek napięcia bo rezystancja obciążenia będzie setki razy większa. Do zwykłego miernika cyfrowego zastosuj rezystor 100k, a jeśli Twój miernik jest z tych najtańszych lub używasz miernika analogowego bez wtórników to i 10k nie będzie złą wartością.
Zauważ jednak, że im mniejszy będzie ten opornik, tym bardziej detektor diodowy będzie obciążony i tym bardziej również będzie obciążał mierzone obwody. W układach wysokoomowych do pomiarów nalezy sklecić sondę z rezystrorem 1M a napięcie mierzyć wysokoomowym miernikiem, lub przez wtórnik napięciowy. W przypadku pomiaru mocy nie ma to większego znaczenia, bo mierzymy źródło o niskiej oporności - około 50 omów. Trzeba przy tej okazji pamiętać, że im mniejszy jest rezystor, tym szybciej rozładowuje kondensator, w związku z tym dla rezystora 1M proponuję 1nF, dla 100k 10nF, a dla 10k aż 100nF. Taki sam kondensator jak na wejściu sondy powinien być również umieszczony za opornikiem w celu blokowania w.cz. i ładowania jego pojemności do wartości szczytowej napięcia. Wartość 1uF jest za duża, albowiem przy dużym rezystorze sondy znaczenia nabiera upływność kondensatora i powoduje powstawanie dodatkowego błędu pomiaru. Kondensatory do sondy powinny być ceramiczne i sprawdzone na upływność na najwyższym zakresie omomierza, dobrze jest przy tym sprawdzaniu szeregowo z omomierzem dodać baterię 9V - również z tą baterią omomierz nie ma prawa nic pokazywać. Niektóre sondy fabryczne nie zawierały wogóle tego drugiego kondensatora - w tym przypadku wystarczająca była pojemność kabelka ekranującego.
W przypadku stosowania sond międzyszczytowych błędy pomiaru się sumują i wyniki są kiepskie, czasem na wynik pomiaru znacząco wpływa nieodpowiedni drugi kondensator o zbyt dużej upływności, oraz źle dobrany miernik ze zbyt małą opornością wewnętrzną. Z tego powodu absolutnie odradzam pomiary dwudiodowymi sondami międzyszczytowymi. Błędy są szczególnie duże przy pomiarach niskich napięć poniżej 1V.
Wielkość możliwych do mierzenia napięć zależy też od typu stosowanych diód, decyduje wartość napięcia progowego diody - najlepiej spisują się diody germanowe również te do zakresów mikrofalowych i schotk'y. Do pomiarów szczególnie niskich napięć diody można podpolaryzować napięciem stałym, ale to już bardziej skomplikowany problem, którym zajmiemy się przy innej okazji.
Ostatecznie konkludując temat sondy diodowej - w warunkach amatorskich najbardziej sprawdzi się sonda szczytowa na pojedynczej diodzie Ge z rezystorem 100k i kondensatorami ceramicznymi po 10nF. Zbuduj taką sondę i jeszcze raz pomierz napięcia. Do mierzenia mocy wyjściowej przy 10W (ponad 30V) dioda Ge może być za słaba i dostanie przebicia, do takich pomiarów proponuję diodę schotk'y BAT85 lub BAT41. Może ktoś poda jeszcze inne możliwe do zastosowania typy diód.
Co do zrozumienia dlaczego na wyjściu jest więcej napięcia niż na drenie tranzystora to obowiązuje tu zasada zachowania mocy. Nasz filtr PI jest transformatorem impedancji. Tranzystor jest źródłem sygnału o oporności około 10 omów. Takie właśnie obciążenie przy niskim napięciu zasilania spowoduje wydzielenie się mocy 6W (max 10W) w naszym wzmacniaczu. Nie przelicza się tego w prosty sposób, zależności są dość skomplikowane. Możesz jednak przyjąć w dużym uproszczeniu, że przy 12V zasilania będziesz miał do dyspozycji około 7,7V wartości szczytowej napięcia użytecznego gdyby było sinusem. Policz sobie jaka moc wydzieli się na obciążeniu 10 omów. Zauważ, że gdybyś obciążył ten wzmacniacz wprost rezystorem 50 omów to przy 12 V zasilania możesz uzyskać zaledwie zaledwie około 0,6W mocy i to niezależnie od typu zastosowanego tranzystora W rzeczywistości będzie trochę więcej, bo w tym przypadku będzie do dyspozycji więcej niż 7,7V ale istota problemu jest zachowana. Jeśli zatem chcesz, aby Twój wzmacniacz miał odpowiedni "wykop" to tranzystor końcowy musi być obciążony tym mniejszą opornością im więcej mocy chcesz z niego wycisnąć - i nie ma tu znaczenia jak mocny tranzystor zastosujesz, decyduje zwykłe prawo ohma - P=U*U/R. Tranzystor jeśli będzie za słaby to wniesie dodatkową rezystancję, która nie pozwoli na wydzielenie dużej mocy na obciążeniu, a jeśli na jego wewnętrznej rezystancji wydzieli się zbyt duża moc to po prostui wyparuje. Zbyt słaby tranzystor nie jest więc w stanie dostarczyć do obciążenia wystarczająco dużo prądu. Jeśli jednak przekroczymy tą granicę to zastosowanie jeszcze mocniejszych tranzystorów do naszego wzmacniacza zupełnie będzie pozbawione sensu w sensie energetycznym. W praktyce jednak okazuje się, że zastosowanie nieco mocniejszego tranzystora (bez przesady) znacznie poprawia intermodulację przy tej samej mocy. Aby dostarczyć wydzieloną moc do rezystora 50 omów mamy dwa wyjścia - podnieść napięcie zasilania, lub też zastosować transformator. W naszym wzmacniaczu nie ma transformatora klasycznego, zamiast niego zastosowaliśmy filtr PI, którego zadaniem jest zrobić to samo co robi zwykły transformator, a ponieważ pracuje rezonansowo, to przy tej okazji filtruje nasz przebieg wyjściowy z harmonicznych i dostajemy na wyjściu czysty sinus, czego nie można uzyskać przy zastosowaniu zwykłego transformatora - w tym przypadku trzeba stosować dodatkowe filtry i w sumie schemat jest bardziej skomplikowany.
Zatem nasz filtr PI oprócz tego że filtruje, zastępuje nam transformator. Policz ile napięcia potrzebujesz, aby na wyjściu na rezystorze 50 omów wydzieliło się 9 watów mocy - wyjdzie 30V napięcia szczytowego.
A teraz policz ile napięcia trzeba, aby na rezystorze 10 omów też wydzieliło się 9 watów - wyjdzie około 7,7V wartości szczytowej.
Transformacja polega więc na zmianie parametrów prądu w.cz. - Na wyjściu tranzystora mamy duży prąd i niskie napięcie ( i tak musi być aby zgodnie z prawem ohma można było uzyskać odpowiednią moc przy niskim zasilaniu) a na wyjściu filtru PI mamy wysokie napięcie i mały prąd, moc jednak jest ta sama i wszystko się zgadza.
W praktycznym układzie zauważysz jednak, że cewki filtru PI nieco się grzeją - to ciepło jest spowodowane stratami, zatem na wyjściu naszego filtru PI dostaniesz w rzeczywistym układzie odrobinę mniej mocy niż daje tranzystor. Normalny klasyczny transformator też ma straty i jest to całkiem normalne.
Poczytaj sobie o zwykłych transformatorach w internecie, o przekładni zwojowej i omowej i o dopasowaniu obciążenia do źródła sygnału. Teoria wszystko dokładnie wyjaśnia - tu próbowałem najbardziej opisowo wyjaśnić problem, reszta jest w książkach i w necie.
|
