Bias Device ZO-28F - was ist das?

    Hallo liebe OM's,


    vielleicht ist meine Frage hier ein "Offtop" und gehörh nicht zur QRP-Welt.
    Ich weiß aber dass hier auch Spezialisten mit sehr breiten HF-Kenntnissen präsent sind
    und hoffe auf deren Hilfe.


    Ich habe eine Transistorendstufe die aus 4x250 Watt "Zylinder" besteht.
    Fabrikat Nardeux (made in France). Leider sind keine Schaltpäne vorhanden.
    Mein Problem z.Zt. ist die RX/TX-Steuerung. In jedem PA-Block gibt es ein
    so genanntes "Bias Device" ZO-28F. Sieht wie ein UHF-Transistor aus, hat 4 planare
    Kontakte. Ein von den vier Kontakten führt direkt zur (orange Draht auf dem Bild)
    SUB-D-Anschlüßbuchse und soll, m.e., RX/TX-Steuerung sein.
    Im Netz ist ein PDF-Datasheet über ZO-28F zu finden. Das hilft , aber, nicht wirklich weiter.
    Keine Hinweise zur praktischer Anwendung .
    Wenn meine Vermutung (mit dem orangem Draht) richtig ist, wie steuert man dann das Ding,
    mit Masse oder Spannung? Wer kann mir weiter helfen?


    Ein schönen 2.Advent und 73 aus Kiel

    Hallo Nick,

    ich würde mich nicht als "Spezialist" bezeichnen, doch nach einer schnellen Suche im Netz handelt es sich beim ZO-28F um einen Temperatursensor (siehe Datenblatt). Der wird höchstens einen Signalausgang haben, nicht jedoch den von Dir gewünschten Steuereingang.


    73/72 de Ingo, DK3RED - Don't forget: the fun is the power!

    Einmal editiert, zuletzt von DK3RED ()

    Hallo Ingo,


    definitiv ist es kein "einfacher" Temperatursensor.
    Ganz unten im Datasheet steht :
    "The Z0-28 consists of three semiconductor elements, a transistor and two diodes.... ".
    Wie die zwei Dioden und ein Transistor innen geschaltet sind - das ist die Frage!

    --------------
    nick DL5XJ
    d(-_-)b

    Halo Ingo,


    ein Bias Devicce, wenn ich jetzt mal von der integrierten Schaltungstechnik auf diskrete Technik gehe, stellt die so genannte Bias-Sspannung oder auch Referenzspannung für eine Baugruppe zur verfügung. D.h. aus der Spannung (oder dem Strom, je mach Konzept) werden alle Spannungen und Ströme in der Baugruppe abgeleitet, die einen Gleichlauf brauchen, d.h. auf Fachchinesich, die "matchen" müssen.


    Das kann z.B die DC-Bisas Spannung der Endstufentransistoren sein. Dann würde das Device über die Temperatur immer die Ube Spannung ausgleichen. Ich habe mir jetzt weder das Datenblatt noch den Schaltplan gesucht und heruntergeladen und kann somit erst einmal nichts weiter dazu sagen. Mit einem Link auf Schaltplan und das Datenblatt könnte man versuchen weitere Schlussfolgerungen zu ziehen.


    Mit einem solchen Bias Device kann man meist auch die komplette Schaltungsgruppe abschalten, da ohne Bias keine Funktion vorhanden ist. Die Frage ist nur, ob das schnell genug wäre für RX/TX Umschaltung.


    Ich hoffe, ein wenig weitergeholfen zu haben. Ggf. mehr nach einem Blick auf den Schaltplan und das Datenblatt.


    73 Karsten

    Hallo Nick,



    die Innenschaltung dürfte so aussehen. Über ein Widerstand (R1) bzw. Poti wird der Ruhestrom eingestellt, es muss nur eine Spannung angelegt werden. Eine Diode kompensiert den Temperaturgang des Biastransistors, die 2. Diode die der HF-Transistoren im eigentlichen Verstärker.

    vy 72/73, Reinhold.

    Hallo Nick,

    Zitat von DL5XJ

    definitiv ist es kein "einfacher" Temperatursensor.

    stimmt, es wird als "Bias Device - Thermal Tracking" bezeichnet.


    73/72 de Ingo, DK3RED - Don't forget: the fun is the power!

    Hallo zusammen,


    vielen Dank für eure Beteiligung und Gedanken.


    KubiK: Reinhold, ich denke deine Antwort und die Simmulation ist ein Volltreffer.
    In einem anderen Datenblat von GHz-Technology ist das Bias "Ding" im GU55-Case
    gezeichnet und die Pin's sind auch gennant :
    Injector
    Controller
    Supplier
    Refference
    Wie würdest Du die Anschlüße auf deinem Bild zuordnen ?

    Folgende Anordnung sollte laut Datenblatt zutreffen:



    Die Anschlüsse ließen sich aber leichter durch Verfolgung der paar Leiterbahnen um den ZO-28/F herausfinden. Der Draht in Orange führt entweder die anzulegende Betriebsspannung oder liefert die 0,7V Biasspannung. Der orangene 220nF Kondensator entkoppelt diese Spannung, sein 2. Anschluß sollte, zusammen mit dem zugehörigen Anschluß des ZO-28/F, an Masse liegen. Der blaue Trimmer müsste der eigentliche "Controller" sein und steuert einen der Anschlüsse der Biasschaltung, läßt sich auf dem Foto nicht zweifellos erkennen welcher das ist.


    EDIT: Bildkorrektur: Ausgehend vom Datenblatt muss man unter "Injector" die angelegte Betriebsspannung und unter "Supplier" die 0,7V Biasspannung verstehen.

    vy 72/73, Reinhold.

    2 Mal editiert, zuletzt von KubiK ()

    Hallo Reinhold,


    Danke für deine Mühe!
    jetzt wird richtig spannend .. :) .
    Ich habe das PCB mit Lupe, Tester und bischen Logik und Fantasie untersucht.
    Bei dem ZO-28F bin ich nicht sicher ob die Pin-Belegung richtig gezeichtet ist
    und mit dem 55GU-Gehäuse übereinstimmt. Der schrägabgeschnittene Anschlüß läst
    sich unter dickem Lötzinnschicht schwer erkennen.

    Zitat von DL5XJ


    Bei dem ZO-28F bin ich nicht sicher ob die Pin-Belegung richtig gezeichtet ist und mit dem 55GU-Gehäuse übereinstimmt.


    Die Pinbelegung sieht identisch aus, wäre auch seltsam wenn es anders wäre. Du könntest zusätzlich noch mit einem Multimeter/Diodenprüfer die Belegung bestätigen, zwischen "Controller (3)" und "Supplier (2)" (BE Transistorstrecke) muss ein Spannungsabfall von ~0,7V und zwischen "Controller (3)" und "Reference (4)" (2 Dioden in Reihe) das Doppelte vorhanden sein. Dies natürlich nur wenn die Biasschaltung in Ordnung ist.

    vy 72/73, Reinhold.

    Hallo Reinhold und die Runde,




    leider bin ich die ganze Woche auf Dienstreise. Z.Zt langweile im Hotel in Münster.
    Inzwischen habe ich mein Schaltplan zusammen mit Simulation von Dir analysiert
    und finde alles logisch. Auch die Funktion von TIP41 ist mir jetzt klar . Die Diode
    CR1 dient offensichtlich dem Schutz gegen Übersteuerung. Wenn sie leitet geht Q3 zu.
    Der orange Draht (Pin 6) kann z.B externer Bias-Kontrolle dienen.
    Was ich noch nicht weiß - was für eine Spannung soll man am Kollektor Q3 anlegen.
    Im Datenblatt für TH430/SD1728 für Klass AB ist Ruhestrom Icc=150 mA angegeben.
    Dein Vorschlag die Dioden bzw Transistorstrecken im Bias zu messen finde ich richtig und
    werde auch zur Sicherheit machen. Allerdings ist es nicht so einfach. Es geht nicht ohne
    sie entlöten. Das ganze PCB ist aber sehr schön lackiert .. :( .




    73/72

    --------------
    nick DL5XJ
    d(-_-)b

    Zitat von DL5XJ


    Auch die Funktion von TIP41 ist mir jetzt klar.


    Der TIP41 schaltet wohl die Biasspannung ein/aus. Sind die 48V fest oder geschaltet?


    Zitat von DL5XJ

    Die Diode
    CR1 dient offensichtlich dem Schutz gegen Übersteuerung. Wenn sie leitet geht Q3 zu.


    Die Rolle von CR1 und die gleich zweifache Rückkopplung der 0,7V Biasspannung zur Basis des TIP41 Schalttransistors über diese Diode ist mit ein Rätsel. Durch die 48V bzw. Q3-Basisspannung ist die Diode stets gesperrt und kann keine sinnvolle Funktion erfüllen.


    Zitat von DL5XJ

    Was ich noch nicht weiß - was für eine Spannung soll man am Kollektor Q3 anlegen.
    Im Datenblatt für TH430/SD1728 für Klass AB ist Ruhestrom Icc=150 mA angegeben.


    Das könnte man über der max. Verlustleistung der Widerstände schätzen. Wenn durch R22, R23 max. 0,1A erlaubt sind, ergibt das zusammen mit den 2 Sensordioden in der Biasschaltung ca. 12...15V. Da am TIP41, im durchgeschalteten Zustand, kaum etwas abfällt ist die gleiche Spannung auf der braunen Zuleitung (Kollektor Q3) anzunehmen. Das Problem ist aber der mit 330Ohm viel zu kleine Vorwiderstand R20 und die hohe Steuerspannung von 48V. R20 dürfte damit in Rauch aufgehen :P. Sind es vielleicht doch eher 3,3kOhm?




    73/72[/quote]

    vy 72/73, Reinhold.

    Hallochen
    Über die SUB-D kommen ja auch noch +- 15V wenn ich mich nicht täusche, und CR1 entkoppelt die 48 V gegenüber Pin 6 SUB-D.
    Reinhard

    Hallo Reinhold,

    Zitat von KubiK

    Die Rolle von CR1 und die gleich zweifache Rückkopplung der 0,7V Biasspannung zur Basis des TIP41 Schalttransistors über diese Diode ist mit ein Rätsel. Durch die 48V bzw. Q3-Basisspannung ist die Diode stets gesperrt und kann keine sinnvolle Funktion erfüllen.

    Heute hab ich weiter ermittelt. Die dubiose Diode CR1 ist eine Z-Diode Typ BZT03C12 !

    Zitat von KubiK

    .... Das Problem ist aber der mit 330Ohm viel zu kleine Vorwiderstand R20 und die hohe Steuerspannung von 48V. R20 dürfte damit in Rauch aufgehen :P. Sind es vielleicht doch eher 3,3kOhm?

    330 Ohm ca. 2 Watt ( nach mein Augenmaß) .

    Zitat von DL4DRG

    Über die SUB-D kommen ja auch noch +- 15V wenn ich mich nicht täusche, und CR1 entkoppelt die 48 V gegenüber Pin 6 SUB-D.

    Hallo Reinhard,
    nein , an SUB-D (15 Pin) kommen keine andere Spannungen.
    Die bis jetzt nicht eindeutig identifizierte Pin's waren die 10 und 6. Mit 10 hat sich eigentlich erledigt, das soll Biasspannung "IN" sein.
    Kennst Du die Anlage?

    --------------
    nick DL5XJ
    d(-_-)b

    Hallo zusammen,


    gestern gabs endlich bisschen Zeit für weiteren Forschungen.
    Als Ergebnis kamen 2 Wichtige Erkenntnisse :


    1. Es war völliges Quatsch wie ich vorher die CR1 abgebildet habe.
    Die Z-Diode hat überhaupt Nichts mit dem Signalweg zu tun.
    Alles viel einfacher (und logischer). S. neues Bild.


    2. Ausgehend aus Punkt 1, ist die Angabe "Spannungsversorgung 48 VDC" ein Irrtum.
    "48V" kommt vom Vorbesitzer der Teilen und ist mit Nichts belegt.
    Ich tippe auf 24-28 V. Nur dann bleibt Iz von CR1 im grünem Bereich (Iz max 50 mA).
    (( Reinhold, Du hattest Recht - R20 (330 Ohm) wird sofort heiß (bei 48V). ))


    72/73 & m-xmas

    Hallo Nick,


    Zitat von DL5XJ


    Ich tippe auf 24-28 V. Nur dann bleibt Iz von CR1 im grünem Bereich (Iz max 50 mA).


    die Schaltung sieht jetzt in der Tat logischer aus. Als Ansteuerung (und auch als Pin 10 Versorgungsspannung) wären 24V OK, allerdings müßte der TIP41 dann etwas Wärme an den Kühlkörper abgeben. Als Versorgungsspannung wären z.B. 15V, falls überhaupt verfügbar, effizienter.


    Merry Xmas.

    vy 72/73, Reinhold.

    Hallo Reinhold und Mitleser,
    Freue Weihnachten!


    erst jetzt gemerkt : ich habe falsche Version des Schaltbildes gepostet.
    Die Referenzdioden im Z0-28F sind nicht in der Reihe geschaltet sondern
    antiparallel . Der Multimeter in Stellung "Diode" zw. "Controlle" und "Reference"
    zeigt ca. 0,6V Spannungsabfall in beiden Richtungen.


    Z.Zt. ist die PA mit zwei separaten Labornetzteilen eingespeist.
    Pin 10 (Bias) bekommt 12V und "zieht" ca 250 mA von der Quelle.
    Vcc ist erst auf 24V gestellt. Hier fließen 160 mA, wobei ca. 30 mA davon
    ist Iz vom CR1-Zenner. Also Ruhestrom der beiden Powertransistoren 130 mA.
    Das scheint mir etwas zu wenig sein.
    Der TIP41 ist auf dem gemeinsamen Kühlkörper montiert (ca. 7,5 kg Kupfer für
    jeden PA-Baustein .. :whistling: ).


    Also, der spannende Moment wo ich endlich ein RF-Signal am Eingang
    gebe nähert sich .


    72/73/74

    Zitat von DL5XJ


    Die Referenzdioden im Z0-28F sind nicht in der Reihe geschaltet sondern
    antiparallel . Der Multimeter in Stellung "Diode" zw. "Controlle" und "Reference"
    zeigt ca. 0,6V Spannungsabfall in beiden Richtungen.


    Die Dioden können nur in Reihe geschaltet sein, obwohl es aus dem Datenblatt nicht klar ersichtlich ist:


    Zitat von Datenblatt ZO-28/F

    One diode compensates for the RF transistor's base-emitter junction in the Z0-28 ... the other diode can compensate for the power devices base-emitter junction


    Wird im "eingelöteten" Zustand gemessen dann mißt man, wischen Controller und Reference Anschluß, die Reihenschaltung der Widerstände R21, R22, R23 und nicht die Dioden in der Biasschaltung. Daher stammt wohl der 0,6V Spannungsabfall in beiden Richtungen.

    vy 72/73, Reinhold.

    Die inneren Dioden sowie Transistor wurden im freien (ausgelöteten) Zustand gemessen.
    Die genauen Messergebnisse sind :


    Contr-Ref. 0,521/0,537(reverse) V in Diodenstellung sowie 1560/1460(rev.) Ohm in Wiederstandstellung des Multimeters.
    Der Transistor lässt sich auch gut erkennen.

    --------------
    nick DL5XJ
    d(-_-)b

    Zitat von DL5XJ


    Contr-Ref. 0,521/0,537(reverse) V in Diodenstellung sowie 1560/1460(rev.) Ohm in Wiederstandstellung des Multimeters.


    In diesem Fall hat die Biasschaltung imo eine Macke. Der Spannungsabfall ist auch etwas zu gering für eine Si-Diode. Ich sehe auch nicht wozu eine antiparallel Diodenanordnung an dieser Stelle vorgesehen sein soll.
    Im Betrieb sind am Controller Anschluß auch nur ~0,5V zu messen? Damit ließe sich kein AB-Betrieb einstellen.

    Zitat von DL5XJ

    Der Transistor lässt sich auch gut erkennen.


    Die BE-Strecke des Transistors (Controller - Supplier) weist auch nur ~0,5V auf?

    vy 72/73, Reinhold.