Wzmacniacz QRP co nie tak?

[SQ1PSE]

Dla bd135 ok 350mA, dla irf-a ok 450-500mA. i to z 20mV za "pająkiem na zdjęciu" daje 1W.
Prąd ustawiałem tak, że podając sinus na wejście sprawdzałem na wyjściu moc. Zwiększanie prądu spoczynkowego do pewnego momentu zwiększało moc, aż się zatrzymało i spadała. To wtedy trochę powrót i tak zostawiłem.

Radiator dla IRF-a narazie taki, ale jest tylko lekko ciepły; przy ostatecznym motażu wsadzę większy.

Wcześniej w schemacie była jeszcze propozycja jednego stopnia na BS170, ale przepadła. Może by jego użyć?

[SP2JQR]

Zupełnie nie mam ostatnio czasu, ale udało mi się narysować swój projekt takiego wzmacniacza, odpaliłem też prototyp w pająku (potrzeba pół godziny czasu) - chodzi dobrze jak na taką prościznę, za jakiś czas wkleję pełną wewrsję, instrukcjuę uruchomienia i pomiary prototypu -
- dziś wersja uproszczona

[SP9FKP]

Istnieje mnóstwo konwencji rysowania schematów, są nawet normy, które jednoznacznie je opisują. Osobiście najbardziej podoba mi się japońska z końca ubiegłego wieku. Jak każde uniwersalne przepisy, nie mogą być zbyt szczegółowe. W tym konkretnym przypadku Henryk w bardzo czytelny sposób zasygnalizował istotne, krytyczne dla poprawnej pracy układu połączenia. Należy czytać je dosłownie a nie umownie. Dlatego narysował jak należy połączyć ze sobą elementy i podłączyć do wspólnej masy.
Przeniosłem ten schemat do rzeczywistości wirtualnej, gdzie każde połączenie jest idealne (bezstratne), źródła napięciowe mają nieskończenie małe impedancje a elementy prawie idealne. W dodatku nie ma rozproszenia i paru innych, charakterystycznych dla prawdziwych warunków zależności. Dlatego mogłem go uprościć. Ale i tak układ działa. Zmieniłem wartość dławika w drenie i bramce dla dostrojenia do rezonansu ( zapewne inne wartości pojemności w modelu tranzystora - krzywa czerwona dla wartości oryginalnych)

[SP2JQR]

Cześć
Jeśli chodzi o schemat, jest tak dokładnie jak pisze Piotr - chciałem uzmysłowić oglądającym jak bardzo ważne jest bezpośrednie połączenie tych elementów przy wykonaniu praktycznym płytki drukowanej. Zwykle początkujący nie zdają sobie z tego zupełnie sprawy i robią to w dowolny sposób, dokonuując na koniec konkluzji, że układ nie działa i schemat jest zły. Zaznaczony w ten sposób na schemacie obwód jest niskoomowy i płyną tam duże prądy. Inne wykonanie może spowodować:
1. obniżenie mocy wyjściowej
2. wzbudzanie się wskutek sprzężenia zwrotnego po masie między stopniami, szczególnie, gdy ten wzmacniacz będzie składnikiem całego urząfdzenia z jeszcze kilkoma stopniami.
Spróbuję narysować ten schemat w sposób jeszcze bardziej uzmysławiający jak to ma być na płytce drukowanej, usuwając jednocześnie zbędny opis, może uda się jeszcze dziś.
Wielu kolegów wykonuje różne układy w ulubionym przez wszystkich pająku ( ja też) i układ działa. Po przeniesieniu na płytkę drukowaną okazuje się czasem, że układ zaczyna się wzbudzać i nie chce poprawnie pracować - powyższy sposób rysowania schematów, który stosuję ma to uzmysłowić i będę tak robił dalej, właśnie ze względu na początkujących kolegów, których bardzo i szczerze zachęcam do wypróbowania przedstawianych tu układów ( nie tylko moich ) i osobistego porównania poszczsególnych układów, wcale nie twierdzę, że moje są jedyne i najlepsze. Konstuktywna krytyka jest absolutnie mile widziana i powinna mieć na celu wspólne wypracowanie możliwie dobrych schematów w różnych wersjach, aby każdy mógł dla siebie wziąć to co mu najlepiej pasuje. Warto dla porównania budować inne konstrukcje zagraniczne i również testować prawdziwość podawanych tam danych, porównywać z naszymi osągnięciami ( i porażkami ...).

Co do kondensatora separującego składową stałą drenu IRF530 od składowej zmiennej to zacytuję jednego z kolegów:

"Ten ostatni kondensator jak zmieniłem na 100nF to moc spadała o kilka volt. Pomiędzy drenem a bramką mam dwójnik 100nF i 330 omów 1 wat. "

Widać, że nie tylko pojemność tego kondensatora decyduje o uzyskanych wynikach. Koledzy wspomnieli o rezystancji reprezentującej straty kondensatora, w literaturze podaje się tzw kąt stratności, warto poczytać co to takiego jest. Oprócz rezystancji nasz prawdziwy kondensator zawiera jeszcze indukcyjność. Składa się na nią nie tylko indukcyjność doprowadzeń, ale także szczególnie duża wartość indukcyjnośći w przypadku kondensatorów zwijanych - z tego powodu we wzmacniaczu nie zastosowałem w stopniu końcowym jednego kondensatora tylko całą baterię kondensatorów - indukcyjności własne są wtedy podzielone przez ilość zastosowanych kondensatorów i ich wpływ na dzałanie ukiładu jest minimalny, uzyskujemy przez to dużą powtarzalność układu niezależnie z jakiego źródła pochodzą kondensatory.
Jest jeszcze jeden aspekt takiego układu - statystyczny - wiele kondensatorów mających tolerancję i rozrzuty pojemności połączonych razem uśrednia swoją wartość zgodnie z krzywą Gausa. Na nasze nieszczęście zwykle kondensatory kupowane w sklepach są już wcześniej przebrane i w krzywej Gausa jest dziura, to jednak nie zmienia faktu, że jest to jeden z aspektów tego problemu.

Jest jeszcze jeden problem w doborze kondensatorów - nikt nie wspomniał o jeszcze jednym parametrze kondensatora. Jest to moc bierna. Wiąże się to z wymiarami kondensatora i możliwością płynięcia przez niego odpowiednio dużych prądów. Z tego powodu w układach wzmacniaczy niskoomowych, a rezonansowych w szczególności musimy zadbać, aby nasz duży prąd nie był zbyt duży dla pojedynczego kondensatora - to jeszcze jeden powód stosowania wielu kondensatorów połączonych równolegle zamiast jednego.

Zauważmy też, że istnienie indukcyjności własnej kondensatorów sprawia, że dla pewnych częstotliwości mogą istnieć rezonanse szeregowe ale i też równoległóe. Te ostatnie szczególnie są szkodliwe w przypadku kondensatorów sprzęgających i blokujących - nasz układ z takim kondensatorem w rezonansie po prostu nie zadziała. Zwykle ratuje nas to, że te rezonanse występują znacznie powyżej używanych przez nas zakresów częstotliwości i zwykle daje się we znaki tylko indukcyjność. Może z tego powodu istnieć konieczność korekcji obliczonych komputerowo wartości elementów w rzeczywistym układzie.

Aby wyeliminować tą niepewność w przypadku kondensatora sprzędającego mamy dwa sposoby:
1. stosujemy kilka kondensatorów połączonych równolegle - obniżamy w ten sposób indukcyjność pasożytniczą, a także rozwiązujemy problem zbyt małej mocy biernej . Stosując różne wartości kondensatorów połączonych równolegle rozwiązujemy problem rezonansów własnych, które będą inne dla każdego kondensatora.
2. przenosimy kondensator z obwodu o niskiej impedancji do obwodu o wysokiej impedancji gzie nie ma już dużych prądów.

Zauważcie, że po przeniesieniu kondensatora z obwodu drenu na wyjście całkowicie eliminujemy konieczność stosowania kilku kondensatorów, układ staje się powtarzalny. Musimy jednak uwzględnić w tym przypadku wysokie napięce jakie może pojawić się po odłączeniu obciążenia ( to zawsze się może zdarzyć) Do tego napięcia w.cz. doda się napięcie zasilania co w przypadku zasilania z 12V nie stanowi żadnego problemu.

W dalszych projektach proponuję stosowanie praktycznej rady:
We wzmacniaczach niskoomowych zasilanych niskim napięciem stosujmy kondensator sprzęgający na końcu za filtrem PI gdzie mamy 50 omów.
We wzmacniaczach z większymi napięciami zasilania, gdzie obciążenie stopnia końcowego ma co najmniej 50 omów tradycyjne rozwiązanie.

Błędy w opisie kondensatorów na schemacie wzięły się z automatycznego przenumerowania - dzięki za zauważenie, postaram się poprawić i wkleić na nowo.

[SP9FKP]

Kolory czerwony i granatowy odzwierciedlają charakterystykę wzmocnienia układu w funkcji częstotliwości a kolor brązowy moc wydzielaną w obciążeniu także w funkcji częstotliwości.
Symulator w wersji ograniczonej do prostych projektów można pobrać z tej strony a gotowy plik dla symulacji w załączeniu.

[SP2JQR]

Jak się uda to jeszcze dziś zobaczycie rzeczywiste wykresy z pomiarów, również ch-kę częstotliwościową, którą będzie można porównać z symulacją.

[SQ9RFC]

Henryku SP2JQR za posta nr 109 masz u mnie najlepszego browara

[SP2JQR]

Zatem przyjmuję zaproszenie, trzeba się będzie kiedyś obowiązkowo spotkać na wizji.
Muszę już iść. Zajrzę tu jeszcze wieczorem.
cześć

[SP9FKP]

Charakterystyka czerwona obrazuje zmiany napięcia na wyjściu w funkcji częstotliwości dla oryginalnych elementów z projektu Henryka. Jak widać ma ona dwa "garby" co świadczy o rozstrojeniu. Po zestrojeniu (oczywiście wirtualnie) krzywa wygląda inaczej. Możesz samodzielnie poćwiczyć zmieniając wartości elementów obserwując jak wpływają na działanie układu. To jest całkowicie bezpieczne.

[SP2JQR]

Wzmacniacz został zaprojektowany do pracy w szerszym paśmie niż pasmo amatorskie, z tąd te podwójne garby. Zrobiłem tak dlatego, aby umożliwić masowe powtarzanie bez konieczności jakiegokolwiek dostrajania obwodów z wyjątkiem jednego dławika w bramce mosfeta. Łatwiej też będzie zastosować pierścienie Amidona.
wklejam zatem pomiary wzmacniacza.

  Moc w funkcji częstotliwości - 6W dla ubogich.pdf (Rozmiar: 12.55 KB / Pobrań: 1647)
Charakterystyka częstotliwościowa różni się dość znacznie, ale dzięki zaprojektowaniu szerokopasmowemu moc jest w wymaganym paśmie idealnie równa. Pomiarów dokonałem nie przy maksymalnym wysterowaniu dającym maksymalną moc, tylko sterując tak aby moc była nominalna przy zasilaniu 13,8V.

Kolejny pomiar to napięcie wyjściowe (wartości szczytowe) w funkcji napięcia wejściowego (wartości skuteczne). Ten pomiar obrazuje liniowość naszego wzmacniacza - jak widać z wykresu nie jest ona rewelacyjna, ale dopuszczalna dla QRP. Inny pomiar obrazujący to w inny sposób to pomiar dwutonowy intermodulacji dla mocy 6W - wychodzi około 19dB odstępu od prążka intermodulacyjnegho trzeciego rzędu - ten pomiar wkleję innym razem, dziś go nie mam przy sobie. Na ten pomiar zasadniczy wpływ ma rodzaj zastosowanego mosfeta, spróbuję jeszcze innym razem pomierzyć dla tranzystora RD16HHF1, powinno być lepiej.

  liniowość wzmacniacza dla ubogich 6W.pdf (Rozmiar: 13.11 KB / Pobrań: 1401)

Kilku kolegów było zainteresowanych prądem zasilania i zastanawiali się czy bezpiecznik jest odpowiedni - sami oceńcie oglądając wykres prądu zasilania całego wzmacniacza w funkcji mocy oddawanej do anteny.

  Prąd zasilania w funkcji mocy.pdf (Rozmiar: 10.59 KB / Pobrań: 1456)

Z pobieraną i oddawaną mocą ściśle związana jst sprawność, popatrzcie więc jak to wygląda, czy nasz wzmacniacz jest wystarczająco ekologiczny...

  Sprawność w funkcji mocy.pdf (Rozmiar: 11.19 KB / Pobrań: 1209)

Nasz wzmacniacz można zasilać innymi napięciami, popatrzcie jak się zmienia moc w funkcji napięcia zasilania - nie jest to moc maksymalna tylko nominalna przy niepełnym sterowaniu, aby zachować liniową pracę wzmacniacza.

  Moc w funkcji napięcia zasilania - 6W dla ubogich.pdf (Rozmiar: 11.72 KB / Pobrań: 1840)
tyle na dziś, pozdrawiam