Vidlákovo elektro 68. LC oscilátory 2.

23. ledna 2014 v 5:15 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Kromě schopnosti oscilátorů kmitat je nezbytnou druhou vlastností oscilátoru nechat se přeladit (doladit) na žádoucí frekvenci. Pro frekvenci LC oscilátorů platí notoricky známý Thompsonův vzorec.
Tedy je jasné, že musíme ladit buď změnou kapacity nebo indukčnosti. Pro oba parametry existují mehanicky laditelné kondenzátory a cívky. U cívek se do cívky zašroubovává buď ocel nebo ferit (pro zvýšení indukčnosti) případně měď, mosaz, hliník (pro sníženhí idnukčnosti). Mechanicky laditelný kondenzátor tzv "otočný" kondenzátor jste jistě viděli.
Mezi jedny desky se zasouvají jiné desky a překrývajcíí se plocha určuje kapacitu. Jenomže dneska je "doba tlačítková" takže chceme na displeji mobilu naklikat, které rádio má hrát, takže mechanické ladění je na nic. Nejsem si jist jestli neexistuje nějaká exotická konstrukce elektricky laditelné cívky (poučte mě v diskusi) ale jsem si 100% jist, že existují varikapy - což jsou diody, které se chovají jako kondenzátory.

Dovolím si drobné vysvětlení. Didoda má dva druhy polovodiče - s převahou elektronů - N a s převahou "děr" pro elektrony - P - pokud proud teče od P k N tak se elektrony i díry přitahují k protější elektrodě a dioda je vodivá. Pokud pustíte proud od N k P - elektrony i díry se drží své elektrody a dioda je nevodivá. Mezi oblastí P a N vzniká izolační vrstva, která je tím tlustší čím je napětí na diodě větší. To je to samé jako byste od sebe oddalovali a přibližovali desky kondenzátoru - což vede ke změně kapacity diody. U většiny diod je "parazitní" kapacita nežádoucí - u varikapů ji naopak velice chceme.


Drobným problémem varikapů je, že od doby co vykopli Husáka z Hradu - prostě varikapy nejsou (nebyly moc ani předtím). Proto my vidláci používáme jako varikapy kde co. Víceméně cokoliv, co má P-N přechod - už jsem zkoušel obyčejné diody jako 1N4007, Schottky diody jako 1N5408 nebo BAT42, LED diody, moji milovanou fotodiodu BPW34, Tranzistory - prostě všechno. Abyste měli orientační přehled tak jsem doma vysypal krabičku s "bordelem" a co tam bylo jsem přeměřil z hlediska kapacity. (všechny kapacity jsou v pikoFaradech).
Jenom takové poznámky KA261 je komunistický ekvivalent 1N4148. Varikap - to je opravdový varikap - neznámého druhu, který jsem kdysi na jakési burze koupil, ale nepoužil, neb nestavím ze součástek, které nejsou běžné k mání.
Kapacity jsem měřil pri 1 a 5 voltech ladícího napětí - varikapy můžete polarizovat i větším napětím, (opravdové varikapy až do 30 voltů) - ale jednak s rostoucím napětím kapacita už tolik neklesá a navíc kde byste takové napětí v robotech vzali. ( některá rádia měla pro vysoké napětí na varikapech nábojové pumpy).

Jak vidíte je žádoucí aby poměr kapacit byl co největší - a některé tranzistory zapojené jako varikapy se opravdovému varikapu docela vyrovnají. Poslední sloupeček - přeladitelnost - je teoretické maximum ladícího rozsahu, které vám daný varikap umožní - jelikož v Thompsonově vzorci je odmocnina - tak je to vlastně odmocnina z poměru největší a nejmenší kapacity.
Myslím, že když vidíte specifikaci takových rádií pro radioamatéry co naladí 100 kHz - 30 MHz - což je poměr 1: 300 a když vidíte ty ubohé poměry pro ladění varikapem - ztěží 1: 1,5 - tak je vám jednak jasné, že radioamatérské příjímače měly většinou celou sadu oscilátorů a navíc asi není složité pochopit, proč LC oscilátory jsou "z módy" a nahrazují je jiné obvody.


Abych se i přesto s LC oscilátory vyrovnal se ctí - zde je Clapp dle Kubáče - tedy LC oscilátor, který se mi za dobu mé praxe osvědčil nejvíce.
Zase poznámky - ladí se dvěma PNP tranzistory BC327 - to jsou ty co mají stejnou přeladitelnost jako varikap. jsou dva a připojené "předkem k zadku" proto aby se vždy přechod Báze-Emitor spojil paraleleně s přechodem Báze-Kolektor a potlačily se jejich rozdílné vlastnosti. Odpor R7 stejnosměrně "uzemňuje" varikapy - protože proud reverzně polarizovanými tranzistory je skoro 0 je odpor 10K z hlediska varikapu "zkrat na zem" ale z hlediska cívky je to (skoro) nekonečný odpor, který příliš neodsává energii.
Povšimněte si že kondenzátory C1, C2 a C3 jsou opravdu obrovské. a až budete počítat potřebnou kapacitu ladícího kondenzátoru Thompsonovým vzorcem - vemte v úvahu že k ladícímu kondenzátoru je do série zapojena "mrtvá kapacita" asi 95 pF - což je sériová kombinace C1+2+3 - ve které samozřejmě největší úlohu hraje nejmenší C1.

takže příklad - máme ladící kapacitu varikapu 10 pF což znamená reálnou kapacitu
(10 * 95) / (10 + 95) = 9,04 pF
Jasné - pochopili proč je dobré v Clappu mít kapacity kolem tranzistoru co největší ? A navíc povšimněte si že sériově zapojená mrtvá kapacita změní ladící kapacitu jenom o pár procent, zatímco i ten nejlépe udělaný Colpitts má mrtvou kapacitu kolem 10pF kerá jakožto paralelní se připočítává k ladící kapacitě a mění ji - klidně i dvojnásobně. Pokud budete potřebovat taky něco připočítat k ladící kapacitě - není problém připojit paralelně k R7 další kond.
Za oscilátorem následuje vazební kond C4, který je velice malý aby nepřetěžoval oscilátor - a pak je oddělovací stupeň s emitorovým sledovačem. Tak jak je obvod nakreslen - kmitá kolem 15MHz - při napětí TUNE 5V.

Opět jsem já i téma zcela vyčerpán - proto zbývá už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám - po svatbě je čas myslet na nové děti s novým manželem. Pokud tak činíte - dělejte to prosím doma v posteli, na židli, nebo v křesle. Myslet na tyto věci při chůzi v kozačkách na jehlovém podpatku - ze schodů - může znamenat, že si rozbijete .........

Poznámka při druhém čtení : Používat LEDky nebo fotodiody jako varikapy je lákavé - klidně to udělejte, ale budete je muset držet ve tmě (v krabičce, nebo zapatlané černou barvou) - protože jako obvykle u polovodičů s průhledným pouzdem mění se parametry s osvětlením (bacha třeba i na diody ve skle jako je 1N4148).
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Dalík Dalík | 23. ledna 2014 v 8:11

Jak jste prosím měřil kapacitu toho bordelu?

2 Dalík Dalík | 23. ledna 2014 v 8:19

Jo, elektricky laditelná cívka může být udělána tak, že na jednom jádře je kromě normálního vinutí ještě jedno vinutí, které stejnosměrně plní jádro a tím vlastně mění jeho permeabilitu. Ale to asi znáte...

3 Vašek Vašek | 23. ledna 2014 v 13:11

Gyrátor, tedy syntetická indukčnost ladit jde, ale není to cívka ve smyslu namotanej drát.

4 m.marianek m.marianek | 23. ledna 2014 v 14:54

Taky se přidám s jednou zajímavostí. Měnit indukčnost pomocí stejnosměrného sycení mě napadlo taky, ale vzpomněl jsem si na jednu zajímavost ohledně vf oscilátorů. V oblasti mikrovlnné techniky se používá rezonátorů z granátu yttrium-železo, který se ve velmi širokém rozsahu přelaďuje magnetickým polem elektromagnetu. Samotný rezonátor je maličká granátová perla a jde přeladit od jednotek GHz po desítky GHz (ladicí poměr více jak 1:10). Není to sice úplně cívka, ale ladíme to změnou permeability. :-)

5 Saša Saša | 23. ledna 2014 v 17:36

[2]: Taková maličká přesytka nebo transduktor? :-)

6 petr-kubac petr-kubac | 24. ledna 2014 v 15:25

[1]: LC metrem na principu oscilátoru rozlaďovaného přidáním měřené indukčnosti (kapacity) aby mě nerušilo stejnosměrné napětí polarizující PN přechod - jako oddělovací jsem použil kondenzátor 100n

7 rvx rvx | 24. ledna 2014 v 16:53

zajímavý ladění oscilátoru je i tohle:
http://webshed.org/wiki/Mercury_PTO
škoda že rtuť je v dnešní době úzkoprofilový zboží (až na tu obsaženou v ekologických úsporkách)

8 Vašek Vašek | 24. ledna 2014 v 18:07

[7]:Tak uplně špatná myšlenka to není. Ve spojení s rtuťovou U trubicí nebo jiným rtuťovým bazmekem to může být dobrý způsob jak z něj dostat data. I když mě zatím napadá jen ten tlakoměr a úchylkoměr a ty jsou už dnes na jiným pricipu a dost kvalitní. Ale třeba na něco přijdeme...

9 Dalík Dalík | 24. ledna 2014 v 18:36

7: hm, a proč se mazat se rtutí, když máme feritová jadérka?

10 m.marianek m.marianek | 24. ledna 2014 v 18:42

[9]: A hlavně bude vodivé rtuťové jádro brutálně snižovat jakost cívky vířivými proudy a to u oscilátoru rozhodně nechceme (pokud tedy nechceme vyrobit indukční odpařovač rtuti).

11 rvx rvx | 25. ledna 2014 v 22:32

[10]: rtuť je diamagnetická, takže bych to s těmi vířivými proudy neviděl tak úplně zle

12 m.marianek m.marianek | 26. ledna 2014 v 12:26

[11]:Co s tím má diamagnetismus společného?  Měď snad není diamagnetická? A vířivé proudy v ní nevznikají? Vířivé proudy nemají nic společného s magnetickými vlastnostmi, ale s vodivostí ano. V jakémkoliv vodivém předmětu ve střídavém magnetickém poli se indukují proudy, tzv. Foucaltovy neboli vířívé proudy a to způsobuje vznik reálných ztrát v obvodu s indukčností.

13 rvx rvx | 26. ledna 2014 v 19:25

[12]: mno, já že ne sice měděná, ale mosazná jádra se pro ladění cívek vcelku běžně používají ...

14 m.marianek m.marianek | 27. ledna 2014 v 9:23

[13Ano, ale většinou jen tam, kde zhoršení jakosti nevadí, např filtry, nebo LC propusti s větší šířkou pásma, naopak je to tam žádoucí. Ještě jsem neviděl slušný oscilator, který by se    ladil kovovým  jádrem. Navíc se mosazna jádra nesroubuji hluboko, ale jen z kraje.

15 Dalík Dalík | 27. ledna 2014 v 10:35

He, když je rtuť diamagnetická, jak potom může vůbec ladit ten obvod?
Jestli to lazení nebude právě způsobeno těmi vířivými proudy. Vznikají v podstatě závity nakrátko, které snižují indukčnost cívky, páč se v nich budí sekundární proud, který ruší pole primáru. Z odkazu je vidět, že s plněním jádra rtutí se zvyšuje frekvence (a snižuje brutálně Q). Stejného účinku by šlo dosáhnout oním mosazným hřebíkem.
Tedy, nejedná se o lazení změnou permeability, jak je v článku uvedeno.

16 m.marianek m.marianek | 27. ledna 2014 v 17:04

[15]:Ano, přesně tak to je a nízké Q je přesně to, co u slušného oscilátoru nechceme, zvyšuje to nestabilitu, šum a citlivost na vnější vlivy.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama