Receptorul cu reactie "perfect" - discutie

[franzm]

Amu, nu va fie cu suparare, dar noi, radioamatorii, suntem indivizi oarecare. Nu prea ne ocupam cu cercetarea sau cu fizica experimentala.

[Marele Savant]

Acum 35 minute, VAX a spus:

Circuitele multi Q ridica Q-ul de la sute la cateva mii. Discutia era despre arderea tranzistorului cu efect de camp de la intrarea sondei active cu care se masoara tensiunea pe condensator la Q-metru. Acolo amplitudinea tensiunii RF poate sa depaseasca valoare de 40V, la cat sunt garantate majoritatea FET-urilor de RF si mica putere. La oscilatoarele cu cuart in regim inductiv (nu serie) tensiunea poate sa sara de 100V. Eu am ars un BSV81 (MOSFET canal n cu poarta neprotejata) intr-un oscilator cu XT. Alimentat la 9V a mers perfect si cand l-am alimentat la 12V tranzistorul s-a dus. Asta din cauza supratensiunii de pe XT (Q-ul peste un milion).

..........................................................

Reactia pozitiva se foloseste destul de mult la aparatura de cercetare, unde lucreaza personal calificat. Nu este practica la echipamentele industriale sau militare, date pe mainile unor indivizi oarecare.

.......................................

nu de aia s-a ars tranzistorul!

iar din 1920 au mai trecut ceva ani, s-a mai schimbat paradigma, aparatele de laborator nu mai sint doar apanajul initiatilor, nu se mai livreaza la fiecare aparat si cite trei ingineri care sa incerce sa-l tina in functiune citeva ore pe saptamina, pentru ca Mariile Lor sa cerceteze cercetari despre multi Q, superreactii sau alte asemenea tehnologii moderne!

[VAX]

Domnilor, nu discutati tehnic, cu referire directa la schemele propuse, la nivel de ce rol are fiecare subcircuit. Va dati cu parerea la modul general si spamuiti topicul.

 

@franzm

Circuitele cu reactie pozitiva prezinta interes pentru unii radioamatori, chiar daca au pe acasa scule de ultima ora. Pentru tinerii care acum au dat cu nasul de electronica sunt extrem de instructive. Ce am prezentat eu nu sunt schemele clasice, ci unele imbunatatite. Macar pentru acest lucru trebuia sa nu se puna pe mistocareli cei care si-au permis sa faca asta. Am vaga impresie ca discutia a trecut pe langa ei si nimeni nu a analizat functionarea schemelor propuse. Nu i-a interesat de la inceput, nu au simulat cu Circuit Maker. 

=========================================================

 

Prezint acum o varianta de Q-multiplier cu etaj diferential simetric la care reglarea amplificarii se face prin modificarea tensiunii drena-sursa aplicata JFET-urilor din etajul diferential. La varianta anterioara reglarea amplificarii s-a facut prin modificarea tensiunii poarta-sursa (negativarea).

 

 

 

 

 

Pe simulare se observa ca banda de trecere se ingusteaza la zeci de hertzi in pragul intrarii in oscilatie, iar amplitudinea oscilatiilor se poate stabiliza la valori foarte mici (chiar uV). 

Trebuie ca neliniaritatea structurii diferentiale, care actioneaza in sensul scaderii transconductantei (amplificarii), sa fie mai pronuntata decat neliniaritatea restului tranzistoarelor, care duce la crestrea transconductantei medii cand creste semnalul. Din fericire tranzistoarele Q1, Q4, Q5 si Q6 lucreaza aproape liniar. Q1 este in montaj de repetor de semnal pe sursa (cu reactie negativa puternica), Q4 si Q5 lucreaza cu baza la masa si sunt comandate din sursa de semnal cu impedanta relativ mare, iar Q6 este cu poarta la masa si este comandat in curent. 

Este obligatoriu ca transformatoarele de banda larga, pe ferita binoculara, sa aiba bobinajul simetric. Tranzistoarele Q1 si Q2 sa fie in aceeasi capsula (dual JFET). 

Circuitul oscilant LC se realizeaza pe carcasa de plastic. Cele doua bobine sunt coaxiale, una langa cealalta. Factorul de cuplaj dintre ele se modifica prin indepartarea sau apropierea lor. Pe schema apare ca fiind pe miez de ferita, pentru ca asa reprezinta Circuit Maker bobinele cuplate. Pentru aflarea inductantelor dati dublu clic pe componenta respectiva, in schema circuitului. Cu valorile date montajul functioneaza in banda de 80m.

 

Multi_Q_JFET_sim_modificat.rar

[VAX]

La ultima postare am trimis din greseala schema de Q-multiplier cu etaj in contratimp, nu varianta diferentiala. Am simulat zeci de astfel de variante si din graba am gresit fisierul. Ele functioneaza cam la fel, pe simulator si la semnal mic.

Diferenta dintre cele doua circuite este data de un inductor introdus in sursele JFET-urilor, care in RF se comporta ca o impedanta foarte mare si implicit tranzistoarele JFET au sursa de curent constant (in RF) in conexiunea comuna a surselor.

 

Multi_Q_JFET_diferential.zip

 

[VAX]

Cineva a simulat cu LT Spice IV functionarea unui detector cu reactie, ca sa determine cat de neliniar este acest circuit. Avea in vedere distorsiunile de intermodulatie, insa din ce a rezultat se constata clar ca amplificarea creste cand creste semnalul. Adica amplificatoarele regeneratoare obisnuite au tendinta sa sara peste pragul de intrare in oscilatie, atunci cand sunt reglate in apropiere de acest prag si primesc la intrare un semnal mai puternic. 

 

Partea proasta este ca simularea dureaza foarte mult (ore) pe calculatoare obisnuite. O milisecunda de functionare a circuitului se simuleaza in cateva secunde. Probabil ca pe computere rapide, cu memorie RAM de minim 32GB si cu SSD, simularea dureaza mult mai putin. 

Eu am incercat cu Circuit Maker, care este cam de nivel didactic (foarte bun in acest scop) si nu da rezultate exacte la circuitele cu reactie pozitiva. La cele cu mai multe bucle de reactie (de ex la detectorul cu supereactie) nici nu merge, scoate aiureli.

Daca aveti posibilitatea (si rabdarea) sa simulati cu LT Spice schemele propuse de mine, in special cele cu etaj diferential perfect simetric, va rog sa o faceti. Eu lucrez pe un laptop vechi (eMachines cu Celeron - 4GB RAM) si nu indraznesc sa pun de astfel de simulari. 

[VAX]

Receptorul cu Q-multiplier urmat de detector AM a fost inventat de Charles S Franklin, inca din anul 1913. Ma mir ca nu s-a utilizat la scara mare si s-a preferat varianta de detector care realizeaza atat detectia, cat si regenerarea semnalului, cu acelasi tub electronic.

 

 

[franzm]

Economia de componente. Au fost vremurile când s-au inventat introdus taxele pe receptoarele radio. Dupa numarul de tuburi folosite. Asta a dus la aparitia primului "circuit integrat" (3NF) folosit în receptorul Loewe OE333.

BTW, cum încalziti catodul diodei (pe vremea aceea cu încalzire directa)?

Editat Iunie 1, 2019 de franzm

[VAX]

Vad ca folosea detector cu galena dupa multi-q-ul cu lampa. Circuitul nu are grup RC in grila triodei, fapt pentru care functionarea este fara fluieraturi in pragul intrarii in oscilatie.

[VAX]

Intr-o postare mai veche am spus ca pentru reglarea reactiei se pot utiliza amplificatoare cu JFET polarizat la tensiune drena-sursa mica, la care tranzistorul lucreaza liniar (aproximativ) si se comporta ca un rezistor controlat prin tensiunea aplicata pe poarta. Se mai numeste regim trioda. Anterior nu am pus accentul pe functionarea in regim liniar, cu distorsiuni de intermodulatie mult mai mici decat la amplificatoarele RF clasice, ci pe dependenta transconductantei (Gm) de tensiunea drena-sursa.

Asa arata ecuatiile care descriu functionarea in regimul respectiv:

 

 

 

Se observa dependenta liniara a curentului prin tranzistor, functie de Ugs si de Uds. 

Este imposibil sa amplifici semnal RF cu JFET utilizat la tensiune mica si pe baza schemelor clasice (sursa comuna, poarta comuna), dar ar merge cu o cascoda hibrida (JFET+bipolar), unde JFET-ul sa lucreze in regim trioda.

Cei care vor sa experimenteze un Q-multiplier de acest tip, pot sa incerce schema urmatoare:

 

Pe langa circuitul cu reactie pozitiva, am prevazut si un detector AM cu tranzistor (Q4) polarizat la curent mic (zeci de uA). Scopul principal este sa se utilizeze multi-q-ul ca amplificator liniar pus la intrarea unui radioreceptor (oricat de bun ar fi acesta). Functionarea liniara a JFET-ului si selectivitatea accentuata prin reactie pozitiva elimina semnalele perturbatoare. Nu poate sa elimine ce cade in banda de trecere (adica armonicele de la sculele care lucreaza in comutatie). Semnalul RF se scoate din multi-q printr-un condensator (de zeci de pF) conectat la sursa tranzistorului Q3. Intre Q-multiplier si receptor se pune un atenuator (cel mai simplu cu un potentiometru), pentru ca amplificarea prin reactie pozitiva este mare (mii) si se blocheaza receptorul.

Potentiometrele de reglare a reactiei (brut si fin) sunt de 1k. Tranzistorul Q2 sa fie selectat cu beta cat mai mare (de dorit peste 200) si cu zgomot la joasa frecventa cat mai mic. Tensiunea de zgomot a lui Q2 suprapusa tensiunii de alimentare a JFET-ului duce la modularea amplificarii cu reactie pozitiva si in final la cresterea zgomotului RF. Este bun un BD... pus pe radiator, care sa nu se incalzeasca cu mai mult decat cateva grade Celsius peste temperatura ambianta. JFET-ul lucreaza la Ugs=0V, respectiv la Id de valoare mare (poate fi si de zeci de mA la unele tipuri de tranzistoare - P8000, 2N4092, etc).

Trebuie sa acordati atentie bobinelor L34 (de acord) si L12 (de reactie) si cuplajului dintre ele. Sunt realizate pe carcasa de plastic (eventual cu miez de ferita cilindric la L34, pentru reglarea inductantei), nu pe tor de ferita, cum se vede pe schema (asa reprezinta Circuit Maker bobinele cuplate magnetic). Important este sa se poata regla cuplajul magnetic (redus) prin indepartarea L12 de L34.

Pentru frecventa de rezonanta in banda de 80m (aproximativ), din simulare au rezultat urmatoarele valori (ca sa aveti idee).

 

 

.

 

Uitati-va cu atentie, sa vedeti punctul zecimal.

Detectorul este optional, pentru monitorizarea functionarii circuitului multi-q. Nu costa mult si cu un aplificator de tipul TBA820M permite functionarea in regim de receptor cu reactie. La detectie sa puneti BFR90 (91) daca aveti. Merg si BF-urile obisnuite.

Cei care au construit detectoare cu reactie, cu pentode conectate dupa schema Hartley si cu reglarea reactiei prin modificarea tensiunii de pe grila ecran a tubului, constata imediat asemanarea dintre circuitul cu JFET + tranzistor bipolar si varianta cu pentoda. 

Singurul dezavantaj al acestui tip de circuit este dependenta brusca a amplificarii cu reactie de tensiunea de reglare a reactiei. Daca reactia este prea puternica sau insuficienta, JFET-ul amortizeaza circuitul oscilant. 

Din acest punct de vedere este mai convenabil circuitul cu bobina de reactia alimentata din punct cu impedanta mare, din colectorul tranzistorului bipolar. Insa circuitul respectiv nu mai este atat de liniar ca varianta anterioara si creste putin factorul de zgomot.

 

In acest caz Q2 trebuie sa fie de RF si cu zgomot mic (ar fi bune BFR96 la frevventa mai mare - banda de 10m).

Jucati-va cu astfel de montaje, ca sunt performante si nu veti regreta.

 

 

Editat Iunie 3, 2019 de VAX

[oroles]

Acum 3 ore, VAX a spus:

este mai convenabil circuitul cu bobina de reactia alimentata din punct cu impedanta mare, din colectorul tranzistorului bipolar. Insa circuitul respectiv nu mai este atat de liniar ca varianta anterioara si creste putin factorul de zgomot.

 

In acest caz Q2 trebuie sa fie de RF si cu zgomot mic (ar fi bune BFR96 la frevventa mai mare - banda de 10m).

Jucati-va cu astfel de montaje, ca sunt performante si nu veti regreta.

 

Buna seara,

As vrea sa experimentez montajul de mai sus, dar am unele neclaritati (nu am experienta in RF).

Daca sunteti amabil, ati putea sa-mi explicati rolul si functionarea etajului cu Q3 si Q4 ? 

Din ce inteleg eu, reactia ce se obtine prin bobina din colectorul Q2 determina obtinerea unui semnal RF amplificat (nu si detectat) si cu o banda mai ingustata.

Corect sau nu ? Atunci, ce se obtine dupa grupul C5-R4 ? Tot RF? 

Apoi, ce rol au diodele care vin din R3 la masa? Dar cea aflata in paralel pe C6 ?

 

Va multumesci anticipat!

Oroles

 

[franzm]

Acum 4 ore, VAX a spus:

Jucati-va cu astfel de montaje, ca sunt performante si nu veti regreta.

Ne-am jucat la timpul potrivit. Printre altele cu o configuratie asemanatoare mixerului cu JFET-uri în montaj cascoda: tranzistorul cu sursa la masa e responsabil cu reactia (inductiva, á la Hartley) iar semnalul se aplica în poarta celuilalt. Merge si cu tetrode MOS.

[VAX]

@oroles

Circuitul functioneaza ca multi-q, nu are si partea de detectie, pe care o puteti prelua de la schema postata anterior.

Q3 preia semnalul RF care apare pe droselul L1 si il amplifica. In emitorul lui Q3 impedanta este mica (cel mult zeci de ohmi) si astfel curentul RF care circula prin L12 (bobina de reactie) ajunge la emitorul lui Q3.

R4 determina curentul care trece prin Q3, iar C5 transfera componenta RF.

Q4 este adaptor de impedanta, repetor pe emitor.  

Din potentiometrul R8 semnalul merge la intrarea unui receptor, sau la detector (daca il folositi ca receptor cu reactie pozitiva). 

Am folosit aceasta configuratie ca sa evit sa utilizez inca un JFET cu care sa preiau semnalul de pe circuitul oscilant, ca la montajul anterior. 

LED-urile sunt utilizate pentru stabilizarea tensiunii (1,8-2,5V - depinde de materialul semiconductor) . La tensiune de cativa volti diodele Zener nu merg bine, iar diodele cu Si in regim de polarizare directa furnizeaza tensiune prea mica (0,7V). In radiourile vechi se utilizau stabilizatoarele cu seleniu (de ex. la oscilatorul local de la Albatros).

 

Sa folositi JFET cu Idss mic (BF245A, BF256A, BFW12, 13, etc), de cel mult 4mA. Asta ca sa nu fortati tranzistorul bipolar de la "etaj". Puteti folosi si tranzistor cu Idss mai mare, dar cu negativare automata (ca la lampi), cu rezistor (sute de ohmi) intre sursa si masa, decuplat cu condensator neinductiv (0,1uF). Valoarea rezistorului se determina astfel incat curentul Id fie la valoarea dorita (cel mult 4mA). Daca bipolarul RF merge cu zgomot mic la curent mai mare (BFR96, BFY90), atunci se poate creste curentul, dar nu mai mult de 10mA. 

La frecventa sub 20 MHz merg acceptabil si tranzistoarele cu Ft mai mica, cum ar fi 2N2219 si chiar BD135.

Acum 2 ore, franzm a spus:

Ne-am jucat la timpul potrivit. 

Mai jucati-va, sa va simtiti ca atunci cand erati tanar. In curand dam coltul si s-a incheiat distractia.

[oroles]

Acum 8 ore, VAX a spus:

@oroles

In emitorul lui Q3 impedanta este mica (cel mult zeci de ohmi) si astfel curentul RF care circula prin L12 (bobina de reactie) ajunge la emitorul lui Q3.

R4 determina curentul care trece prin Q3, iar C5 transfera componenta RF.  Q4 este adaptor de impedanta, repetor pe emitor.  

LED-urile sunt utilizate pentru stabilizarea tensiunii (1,8-2,5V - depinde de materialul semiconductor) . 

Sa folositi JFET cu Idss mic (BF245A, BF256A, BFW12, 13, etc), de cel mult 4mA. Asta ca sa nu fortati tranzistorul bipolar de la "etaj".

 

Dl. Vax, buna dimineata, multumesc ptr explicatii, acum am inteles. E OK.

Voi incerca montajul, sa vad cum ma descurc cu timpul, probabil voi putea lucra doar seara. Voi fi interesat sa-i adaug un detector, intrucat l-as prefera ca receptor de sine statator.

Daca aveti vreo recomandare directa (pe care o stiti functionala), OK, daca nu - nu-i bai, mai incerc si "vazand/facand", am vazut ca s-au publicat mai multe exemple.

Cand voi obtine ceva concret, revin cu amanunte !

 

O zi buna , spor in toate!

Oroles

[VAX]

Este bine sa stiti cat sunt Vp si Idss la JFET-ul utilizat. Pentru functionare sigura in regim trioda polarizati JFET-ul sa aiba 1V in drena. Eu am gandit schema pentru JFET-uri cu Idss si Vp mai mari (seria 2N4091_2_3). Daca utilizati JFET-uri cu Idss mic, sa renuntati la una din diodele LED inseriate.

Cu cursorul celor doua potentiometre pus aproximativ la mijloc, determinati experimental numarul de spire al bobinei de reactie si cuplajul cu bobina de acord, pentru a fi in pragul intrarii in oscilatie. Fazarea sa fie corecta, sa duca la intrarea circuitului in oscilatie cand mariti tensiunea in drena JFET-ului.

Pentru detectie varianta optima este schema cu tranzistor RF polarizat la curent de zeci de uA in emitor. Are pragul de detectie scazut (mV), chiar daca la tensiune RF mica randamentul detectiei este scazut. Vedeti partea de circuit cu Q4 si Q5 (inclusiv C7). 

 

[oroles]

Acum 1 oră, VAX a spus:

Este bine sa stiti cat sunt Vp si Idss la JFET-ul utilizat.

 

Multumesc!

Nu am masurat FET-uri pana acum, dar cred ca prin Vp vreti sa faceti referire la Vgs masurata in conditiile specificate in catalog, nu?

De ex. ptr 2N3819 (am cateva prin sertar), vad ca Vgs  = 0.5 ... 7.5V in conditiile in care Vds = 15V si Id = 0.2mA .

Probabil ca ptr a stabili Id, va trebui sa alimentez FET-ul printr-un rezistor de limitare determinat experimental. 

Ar fi OK?

 

In rest, am inteles, o sa am grija la aspectele pe care le-ati precizat si dupa cum am spus, daca obtin ceva rezultate (bune sau rele), voi reveni sa postez.