реклама на сайте
подробности

 
 
4 страниц V   1 2 3 > »   
Reply to this topicStart new topic
> FM антенный усилитель на BF998, правильно ли составлен
kt368
сообщение Sep 5 2017, 21:13
Сообщение #1


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 451
Регистрация: 13-10-10
Из: Киев
Пользователь №: 60 135



Здравствуйте.
Есть старенький приёмник на CXA1238, для приёма дальних (>30 км) станций не хватает чувствительности.
Хочу сделать к нему УВЧ на транзисторе BF998. Расмотрев примеры подобных усилителей, составил такую схему:
Прикрепленное изображение

Переменный резистор X3 - настройка УВЧ, будет подстраиваться после настройки на станцию, т.е. приёмник будет иметь две ручки настройки - основная и УВЧ. Моделирование АЧХ в MicroCap показало следующую картину (семейство АЧХ при вращении ручки переменного резистора X3):
Прикрепленное изображение

Хочу попробовать собрать и настроить данный УВЧ, подскажите, всё ли с ним ОК?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Redcrusader
сообщение Sep 6 2017, 04:07
Сообщение #2


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 200
Регистрация: 17-04-15
Пользователь №: 86 252



Цитата(kt368 @ Sep 6 2017, 04:13) *
Здравствуйте.
Есть старенький приёмник на CXA1238, для приёма дальних (>30 км) станций не хватает чувствительности.
Хочу сделать к нему УВЧ на транзисторе BF998. Раасмотрев примеры подобных усилителей, составил такую схему:
...

Как минимум, нет резистора в цепи сток-исток транзистора. Т.е. никакой, даже минимальной термостабилизации режима нет (нет отрицательной обратной связи по току истока)!
...
Если у вас чувствительность приемника CXA1238 ограничена собственными шумами, то никакой дополнительный УВЧ не поможет!
Так же не поможет, если у вас приемная антенна установлена "неправильно", т.е. на антенне малый уровень приемного сигнала (может быть близкий к уровню шумов CXA или тепловых шумов).
Go to the top of the page
 
+Quote Post
kt368
сообщение Sep 6 2017, 08:17
Сообщение #3


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 451
Регистрация: 13-10-10
Из: Киев
Пользователь №: 60 135



Цитата(Redcrusader @ Sep 6 2017, 07:07) *
Как минимум, нет резистора в цепи сток-исток транзистора. Т.е. никакой, даже минимальной термостабилизации режима нет (нет отрицательной обратной связи по току истока)!

Резистор с конденсатором в исток добавил.
Прикрепленное изображение


Цитата(Redcrusader @ Sep 6 2017, 07:07) *
Если у вас чувствительность приемника CXA1238 ограничена собственными шумами, то никакой дополнительный УВЧ не поможет!

Чувствительность разве не шумами первого активного элемента определяется? BF998 хорош же как раз малыми шумами, тем более на такой "детской" для него частоте. Т.е. на входе CXA1238 будет выше уровень сигнала (вернее спектра сигналов шириной по уровню -3 дБ порядка 1 МГЦ), и шумы микросхемы на фоне сигнала будут меньше, разве не так?

Цитата(Redcrusader @ Sep 6 2017, 07:07) *
Так же не поможет, если у вас приемная антенна установлена "неправильно", т.е. на антенне малый уровень приемного сигнала (может быть близкий к уровню шумов CXA или тепловых шумов).

Антенна - телескопическая длинной около 80 см. Т.е. близка к четверьтволновой для данной полосы частот.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Redcrusader
сообщение Sep 6 2017, 08:30
Сообщение #4


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 200
Регистрация: 17-04-15
Пользователь №: 86 252



Цитата(kt368 @ Sep 6 2017, 15:17) *
Чувствительность разве не шумами первого активного элемента определяется? BF998 хорош же как раз малыми шумами, тем более на такой "детской" для него частоте. Т.е. на входе CXA1238 будет выше уровень сигнала (вернее спектра сигналов шириной по уровню -3 дБ порядка 1 МГЦ), и шумы микросхемы на фоне сигнала будут меньше, разве не так?

Антенна - телескопическая длинной около 80 см. Т.е. близка к четверьтволновой для данной полосы частот.

Да, это так. Далее шумы следующих элементов можно смело делить на Ku предыдущих каскадов. Но...
Шумы определяются тепловыми шумами в полосе частот приема. В вашем случае, это примерно полоса вашего фильтра, но не идеально, т.к. у вас фильтр не имеет "квадратную" характеристику. А, если у вас уровень сигнала на входе антенны примерно уровне этих шумов, то BF998 вам не поможет, т.к. он усилит не только сигнал, но и шумы. Т.е. отношение сигнал/шум останется тем же (ну, минус шум BF998).
Мне помнится, что это не "детская" частота по шумам для такого транзистора. Т.к., если ему нормируют шум на 1 ГГц, то на 100 МГц у него может резко возрасти шум. Вроде, это свойство всех малошумящих транзисторов (или только биполярных, или старой разработки).

М.б. антенна и хорошая, но все зависит от места установки антенны!
Если сигнал в "том" месте мал, то ничего уже не сделаешь. Лучше залесть на крышу дома и там вести прием, т.к. там сигналл гарантировано на 10...15 дБм выше.
rolleyes.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
vfo
сообщение Sep 6 2017, 16:41
Сообщение #5


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 126
Регистрация: 18-05-12
Из: Харьков
Пользователь №: 71 906



Отличный транзистор, прекрасно работает на этих частотах. Но есть два аспекта. Входное сопротивление такой микросхемы на выводе 18 очень маленькое, десятки Ом. Там каскад с общей базой, поэтому подключать его следует не прямо к точке Out в Вашей схеме, а через С6. С дополнительным усилителем этот и другие однокристальные приёмники будут нормально работать если местный передающий центр достаточно далеко, динамический диапазон таких микросхем весьма небольшой.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
kt368
сообщение Sep 6 2017, 21:27
Сообщение #6


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 451
Регистрация: 13-10-10
Из: Киев
Пользователь №: 60 135



Читай книжки по РПрУ, никак не могу понять, как рассчитать выходное сопротивление усилителя, чтоб правильно согласовать его с низкоомным входом CXA1238?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Redcrusader
сообщение Sep 7 2017, 01:02
Сообщение #7


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 200
Регистрация: 17-04-15
Пользователь №: 86 252



Цитата(kt368 @ Sep 7 2017, 04:27) *
Читай книжки по РПрУ, никак не могу понять, как рассчитать выходное сопротивление усилителя, чтоб правильно согласовать его с низкоомным входом CXA1238?

Смотрите S-параметры транзистора.
По этим параметрам легко вычислить входное/выходное сопротивление, а так же усиление данного транзистора.
Методики расчета всего этого по S-параметрам есть.
...
А можно не заморачиваться с точными расчетами сопротивлений (согласования). Только оценить примерные величины, а потом...
Поставьте на выходе транзистора трансформатор (каркасная катушка, первичная 8..12 витков, вторичная 4...6 витков).
А варикап на выходе будет настраивать катушку в резонанс (с первичной обмоткой).
Индуктивность в истоке транзистора надо будет увеличивать, чтобы она не шунтировала индуктивность катушки.

Сообщение отредактировал Redcrusader - Sep 7 2017, 01:43
Go to the top of the page
 
+Quote Post
vfo
сообщение Sep 7 2017, 06:44
Сообщение #8


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 126
Регистрация: 18-05-12
Из: Харьков
Пользователь №: 71 906



Выходное сопротивление такого каскада на таких смешных частотах будет практически полностью определяться сопротивлением колебательного контура в стоке на резонансной частоте. А оно, в свою очередь, равно характеристическому сопротивлению контура умноженному на добротность, или R = 2 * Пи * f * L * Q = (1/2 * Пи * f * C) * Q. Коэффициент усиления каскада равен крутизне усилительного элемента умноженному на сопротивление нагрузки, или K = S * Rн, где Rн, значение, рассчитанное ранее. Если бы каждую бытовую балалайку на средние волны проектировали с привлечением S-параметров и векторных анализаторов, то карманный приёмник стоил бы как смартфон.
И почему Вас беспокоит согласование выхода каскада со входом микросхемы, а точно такая же цепь связи антенны со входом проблем не вызвала?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
kt368
сообщение Sep 7 2017, 10:28
Сообщение #9


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 451
Регистрация: 13-10-10
Из: Киев
Пользователь №: 60 135



Цитата(vfo @ Sep 7 2017, 09:44) *
...равно характеристическому сопротивлению контура умноженному на добротность...
И почему Вас беспокоит согласование выхода каскада со входом микросхемы, а точно такая же цепь связи антенны со входом проблем не вызвала?

Ок, характеристическое сопротивление контура в стоке C=30 пФ L=0.1 мкГн Q=100 будет порядка Rхар = 1 / (2 * Пи * f * C) = 53 Ом. Какого порядка добротность у УКВ контура, содержащего катушку на каркасе диаметром 5 мм и подстроечного керамического конденсатора с варикапом КВ109 в параллель? 50?
Согласование по входу тоже беспокоит, и оно, наверное, даже важнее - т.к. сигнал на входе слабее, то отсутствие согласования сильнее загубит чувствительность - сигналу легче потеряться в шумах, но сначала с выходом разберусь.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
uve
сообщение Sep 7 2017, 11:55
Сообщение #10


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 358
Регистрация: 18-10-10
Пользователь №: 60 253



Цитата(kt368 @ Sep 7 2017, 13:28) *
Согласование по входу тоже беспокоит, и оно, наверное, даже важнее - т.к. сигнал на входе слабее, то отсутствие согласования сильнее загубит чувствительность - сигналу легче потеряться в шумах, но сначала с выходом разберусь.


Может быть подумаете над разработкой не отдельного усилителя, а антенны-усилителя. Т.е. усилитель встраивается в антенну, которая разработана именно под этот усилитель: её Re равно Re усилителя, а Im комплементарна. Я такие антенны разрабатывал для чипов RFID.
Минимизируете шумы за счёт отсутствия кабеля между усилителем и антенной. Если нужно помочь с разработкой такой антенны - пишите в личку.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
vfo
сообщение Sep 7 2017, 17:53
Сообщение #11


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 126
Регистрация: 18-05-12
Из: Харьков
Пользователь №: 71 906



Да, Q порядка 50. Это значит, что эквивалентное сопротивление контура Rэ порядка 2.5кОм. Теперь коэффициент связи с нагрузкой или антенной должен быть таким, чтобы эквивалентное сопротивление контура снижалось вдвое (условие согласования). Для ёмкостного вида связи коэффициент связи будет равен Ксв = (Ссв/(Сконтура+Ссв)). Ну вот, теперь антенна (или нагрузка) вносят в контур своё сопротивление как Ra' = Ra * ((1/Ксв) в квадрате). Так вот, это Ra' должно быть равным Rэ за счёт подбора Ссв. Фух, ну теперь всё.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
DASM
сообщение Sep 11 2017, 06:27
Сообщение #12


Готов к труду и обороне
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 177
Регистрация: 28-05-05
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 5 493



У этого чипа действительно недостаток усиления по РЧ. Я когда-то фанател от стереорадиоприема, и именно с этим чипом много работал. Лучшим оказался биполярник, вот моя статья, поглядите http://www.chipinfo.ru/literature/radio/199904/p19_20.html
Go to the top of the page
 
+Quote Post
kt368
сообщение Sep 11 2017, 17:33
Сообщение #13


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 451
Регистрация: 13-10-10
Из: Киев
Пользователь №: 60 135



Цитата(DASM @ Sep 11 2017, 09:27) *
...вот моя статья, поглядите http://www.chipinfo.ru/literature/radio/199904/p19_20.html

Промоделировал УВЧ из вашей схемы, принял сопротивление антенны и входное сопротивление CXA1238 по 32 Ом (как у четверьтволнового вибратора), RQ - приближает контур к реальному, уменьшая его добротность до реальных значений. Индуктивности рассчитывал в coil32.ru. Получилось, что максимум усиления (резонанс контура) приходится на 46 МГц, и усиление на нём близко к двум.

Прикрепленное изображение


Прикрепленное изображение

Подобрав меньшие контурные емкость и индуктивность, приблизил резонанс к диапазону 88...108 МГц, усиление - всё те же порядка 2-х. Я грешу на неточную модель транзистора или кривизну рук... Привожу промоделированную схему и графики, верхний график - график усиления транзистора (с базы на вход CXA1238, нижний - общее усиление с антенны на вход CXA1238.

Прикрепленное изображение


Прикрепленное изображение

Хотя... мне кажется, что такое малое усиление связано с двумя факторами:
1. Шунтирование высокого характеристического сопротивления контура антенной и транзистором (схема с ОЭ имеет небольшое входное сопротивление и заметную на высоких частотах ёмкость, обусловленную эффектом Миллера)
2. Низкое входное сопротивление CXA1238 - как выше комментировали, порядка десятков Ом. Усилителю по схеме с ОЭ тяжело "раскачать" такую нагрузку.
Буду всё-же пробовать собрать усилитель на BF998, промоделировав получил усиление на резонансной частоте порядка 10-и, но придётся перестраивать контур в стоке и на входе УВЧ.
Схема:

Прикрепленное изображение

Коэф. усиления для ёмкости Cvar=8...20 пФ:

Прикрепленное изображение
Go to the top of the page
 
+Quote Post
DASM
сообщение Sep 12 2017, 00:13
Сообщение #14


Готов к труду и обороне
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 177
Регистрация: 28-05-05
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 5 493



Цитата(kt368 @ Sep 11 2017, 20:33) *
Промоделировал УВЧ из вашей схемы, принял сопротивление антенны и входное сопротивление CXA1238 по 32 Ом (как у четверьтволнового вибратора), RQ - приближает контур к реальному, уменьшая его добротность до реальных значений. Индуктивности рассчитывал в coil32.ru. Получилось, что максимум усиления (резонанс контура) приходится на 46 МГц, и усиление на нём близко к двум.

Прикрепленное изображение


Прикрепленное изображение

Подобрав меньшие контурные емкость и индуктивность, приблизил резонанс к диапазону 88...108 МГц, усиление - всё те же порядка 2-х. Я грешу на неточную модель транзистора или кривизну рук... Привожу промоделированную схему и графики, верхний график - график усиления транзистора (с базы на вход CXA1238, нижний - общее усиление с антенны на вход CXA1238.

Прикрепленное изображение


Прикрепленное изображение

Хотя... мне кажется, что такое малое усиление связано с двумя факторами:
1. Шунтирование высокого характеристического сопротивления контура антенной и транзистором (схема с ОЭ имеет небольшое входное сопротивление и заметную на высоких частотах ёмкость, обусловленную эффектом Миллера)
2. Низкое входное сопротивление CXA1238 - как выше комментировали, порядка десятков Ом. Усилителю по схеме с ОЭ тяжело "раскачать" такую нагрузку.
Буду всё-же пробовать собрать усилитель на BF998, промоделировав получил усиление на резонансной частоте порядка 10-и, но придётся перестраивать контур в стоке и на входе УВЧ.
Схема:

Прикрепленное изображение

Коэф. усиления для ёмкости Cvar=8...20 пФ:

Прикрепленное изображение

Я с тех пор в области ВЧ не люблю теоретиков. Вернее людей, которые уверены что их модель верна. Уверяю Вас, тогда было много времени перепробовать все и во всех сочетаниях. Это лучший вариант. Там с антенной еще тонкости.
Кстати у меня по ПЧ каскад добавлен, он даже важнее. Чип хороший, но такое чуство что для Токио сделан. Усиления мало
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Redcrusader
сообщение Sep 12 2017, 01:52
Сообщение #15


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 200
Регистрация: 17-04-15
Пользователь №: 86 252



Цитата(kt368 @ Sep 12 2017, 00:33) *
...Я грешу на неточную модель транзистора или кривизну рук...
...
2. Низкое входное сопротивление CXA1238 - как выше комментировали, порядка десятков Ом. Усилителю по схеме с ОЭ тяжело "раскачать" такую

Во-втором вы правы.
Если же у СХА малое входное сопротивление, то нет смысла ставить каскад с ОЭ (если у него режим Iэ не 100 мА, :-))).
Как вы должны помнить, усиление такого каскада = Rэ/Rн. А нагрузка у вас около 32 Ом. Если посчитать Rэ = 25/Iэ, то вы и получите, то что получили. Конечно, при расчете Rэ надо учитывать шунтирующее действие емкости Cбэ, которое возрастает с частотой.
Причем, малое входное сопротивление схемы с ОЭ это "относительная" величина, т.к. на НЧ могут считать высоким входным сопротивлением 10...100к. Здесь же, на 100МГц, сопротивление 100...200...1000 Ом уже может считаться достаточным, чтобы не шунтировать антенну или предыдущий каскад.
...
Вообще, в вашем случае надо ставить эмиттерный повторитель или каскодную схему.
А лучше (проще), применить на выходе входного каскада (входе СХА) трансформатор с частичным включением (как у вас на первых двух схемах).
...
Но, как я уже отмечал, все это вам может не помочь!
Ведь DASM отметил, что у СХА малое усиление. С чем я могу согласиться.
Поэтому, м.б. проще вам добавить 1...2 каскада УПЧ и не "маяться" с УВЧ.
...
И все же, я вам рекомендую разобраться с уровнями сигнала и отношением сигнал/шум (будет очень полезно в дальнейшем).
:-)
Ваши действия могут не увенчаться успехом, т.к.:
1. У вас очень маленький сигнал на входе антенны (плохое положение антенны в пространстве или сама антенна).
2. Не хватает усиления в тракте, чтобы "разогнать" примерно 10 мкВ до нужных вам 1...5В на "динамиках".
Т.е. вам надо провести ряд измерений, что, конечно, представляют собой некоторую сложность.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

4 страниц V   1 2 3 > » 
Reply to this topicStart new topic
4 чел. читают эту тему (гостей: 4, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 23rd September 2017 - 22:06
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01498 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016