Antennen Rausch Brücke

  • Hallo Hannes,


    der Tietze Schenk ist garantiert eine paraktische Sammlung, aber meines Erachtens nicht unbedingt die "Biebel", für die manche dieses Buch halten. Wenn etwas gekürzt wird kann es 2 Gründe geben: 1. Platzbedarf, 2. Bedenken oder überholte Schaltung.


    Zumindest bei Schaltungen zu höheren Frequenzen würde ich die Kapazität in einer Rückkopplung mit Vorsicht betrachten.


    Als erstes hast Du einen reduzierten Eingangswiderstand der Schaltung zu höheren Frequenzen, welchen Du in der ersten Stufe nicht in der Simulation siehst, da Du leider die Quellimpedanz nicht in der Simulaltion hast (Ich bin jetzt nicht so fit in LT-Spice, aber vermute das 7Meg eine Frequenz in der Quelle ist und keine Ausgangsimpedanz).


    Ansonsten ist es kritisch, Transistor-Stufen über längere Wege gegenzukopplen wenn man einen Transistor mit hoher Transitfrequenz verwendet.
    Es kann sein, das der BFR92 noch langsam genug ist, keine Schwingneigung im GHz Bereich zu haben. Dazu müsste man in der Simulation die parasitären Induktivitäten (1nH pro 1mm Leitung) mit einbringen und eine transiente Simulation mit Sprunganregung durchführen.


    Bei den 12-15pF, die Du zur Kompensation verwendest, solltest Du bedenken, dass diese schon nahe an der parasitären Leitungskapazität sind. Wenn Du die Leitungen über die Masse auf der Rückseite fürst, hast Du grob (variiert je nach Ausführung) 1pF pro cm Leitungslänge. Diese parasitären Elemente machen dann teilweise den Unterschied zwischen Simulation und praktischer Messung aus.


    Ein Widerstand im Emitter hat auch den Gegenkopplungs-Effekt, erhöht auch den Eingangswiderstand der Stufe und kann auch über eine Kapazität (ggf mit 2. R in Serie) über die Frequenz kompensiert werden.


    Ich kenne jetzt leider keinen direkten Vergleich der beiden Schaltungsvarianten, aber Deine Version erscheint mir für HF-Schaltungen kritischer.


    Wenn Du die Schhaltung ausprobierst, dann würde ich sie auf jeden Fall auf hochfrequente Schwingungen prüfen.


    vy 73 de Karsten, DD1KT

  • Hallo Hannes,


    Jetzt entwickelt sich der Thread von der Rauschbrücke zu Fragen zum Entwurf von Breitbandverstärkern, ich hoffe du hast nichts dagegen.


    Ich möchte die Ausführungen von Karsten unterstreichen. Die Kombination von Kiloohms mit Picofarads in der Basisleitung von 6Ghz Transistoren und das auch noch dreimal hintereinader kaskadiert, provoziert ggf. Stabilitäts-Probleme. Auch wenn es in der Theorie und der idealisierten Simulation toll funktionieren mag, praktisch kann das Probleme mit sich bringen. Man kann sich die Parallelschaltung von Widerstand und Kondensator in der Basiszuleitung auch als Teil eines frequenzvariablen Spannungsteilers vorstellen, den diese RC-Kombination zusammen mit der Ausgangsimpedanz der treibenden Quelle und zusammen mit der komplexen Eingangsimpedanz der gegengekoppelten Transistorstufe ergibt. Die Stufe arbeitet mit hoher Verstärkung (Vollgas), nur die Eingangsspannung wird frequenzentzerrt niedergeknüppelt. Das soll dich aber nicht daran hindern, den Verstärker vielleicht mal Stufe für Stufe in ugly construction Technik aufzubauen und zu beobachten, wie er sich verhält.


    Karsten hat auch bemerkt, dass du offensichtlich in deiner Simulation keinen Quellwiderstand eingefügt hast? Das hat Einfluss auf das Simulationsergebnis und gaukelt eine höhere Verstärkung vor.


    Um die Quellimpedanz in LTSpice zu berücksichtigen gibt es zwei Methoden
    a) du trägst den Quellwiderstand als Eigenschaft der Spannungs-Quelle ein
    b) du belässt die Quelle mit Innenwiderstand 0 und fügst nach der Quelle einen Widerstand ein, dessen Wert den Innenwiderstand der Quelle repräsentiert.


    Ich finde Methode b mit dem separaten Widerstand besser, da man damit leicht auch den Verlauf von Strom und Spannungsabfall am Quell-Innenwiderstand über die Frequenz plotten kann. Letzere Größen sind ja eine direkte Folge des variablen Eingangswiderstandes der Transistorstufe, den man damit leicht erkennen kann.


    Ein nützliches Skript, das den Sachverhalt am Ersatzschaltbild verständlich aufzeigt findest du hier: "Der bipolare Transistor im Wechselspannungsverstärker (pdf)"


    Was andere Schaltungsauslegungen betrifft: In dem empfehlenswerten Buch von Wes Hayward "Experimental Methods in RF Design" (EMRFD) sind Formeln angegeben, wie man einen rückgekoppelten HF-Verstärker gezielt auslegen kann. DL6GL hat sie in einem Excel Tool umgesetzt. http://dl6gl.de/grundlagen/berechnung-hf-verstaerker


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Edited once, last by DL4ZAO ().

  • Guten morgen,


    aus meinen Versuchen und Berechnungen von Transistorverstärkern kann ich vom erfolgreichen Nutzung der Formel berichten.
    Irgendwo sind noch Beiträge von mir hier im Forum - falls es interessiert.

    Wes Hayward: "Experimental Methods in RF Design" (EMRFD) sind Formeln angegeben,

    Horst DJ6EV war dann so freundlich und hat ein kleines Programm geschrieben, was die Berechnungen vereinfachte.


    Und so sieht es aus für einen BFR92.


    Zum HF grechten Aufbau von verschiedensten HF Schaltungen haben Jörn und ich hier unserer HF Bastelplatinen vorgestellt.


    Auf meiner kann man z.B. sehr einfach MMIC Verstärker mit Eingangsbeschaltung und Stromversorgung universal aufbauen.

  • Hallo OMs,
    volle Zustimmung zu euren Anmerkungen zu meinen noch wenig ausgereiften Versuchen zum Verstärker.
    Die fehlende Quellimpedanz war mir schon bewusst, einerseits erscheint die Verstärkung grösser, als sie dann sein wird, andererseits verschleiert das Fehlen die kapazitive Belastung der Quelle durch die Eingangsstufe. Mir ist nur noch unklar, was da eine realistische Annahme sein könnte. Ist da der Wert des Vorwiderstandes der Z-Diode von beispielsweise 22k brauchbar?
    Die kleinen Kapazitätswerte der Kompensationskondensatoren in der Spannungs gegengekoppelten Schaltung sprechen anscheinend doch für die Strom gegengekoppelte Variante, wie sie schon im Post Nr 15 versucht wurde und auch einen mindestens vergleichbaren Frequenzverlauf gezeigt hat. Dort werden die Kapazitäten schon etwas grösser.
    Danke auch für den Literatur Verweis.
    Für die Rauschbrücke als Gerät kann ich mir jetzt vorstellen, dass ich sie mit 3 kleinen Platinchen modular aufbaue und damit etwas Spielraum für Versuche und Korrekturen zu bekommen.
    edit: während des Schreibens hat Uwe gepostet. Danke auch für die Hinweise und Links.
    73, Johannes oe6jbg

  • Mir ist nur noch unklar, was da eine realistische Annahme sein könnte. Ist da der Wert des Vorwiderstandes der Z-Diode von beispielsweise 22k brauchbar?


    Hannes, der Vorwiderstand ist nicht identisch mit dem Wechselstrom-Quellwiderstand. Maßgeblich als Quellwiderstand der Rauschquelle ist der differentielle Widerstand der Z-Diode. In der Tabelle auf Seite 10 von DF9ICs "Untersuchungen an Rauschquellen" (Link In Post #9) liegt diese Impedanz bei den dort gemessenen BCV55 Z-Dioden über 6V je nach Strom irgendwo zwischen 6 und 60 Ohm.


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

  • Wenn man die Spannungsgegenkopplung mit einer leichten frequenzkompensierten Stromgegenkopplung im Emitter kombiniert, lässt sich der Frequenzgang im interessierenden Bereich für die Rauschbrücke schön begradigen. Der im Bild angehängte 3 Stufige Verstärker hat ca 500 Ohm Eingangswiderstand. Die erste und zweite Stufe arbeitet mit ca10 mA, die Ausgangsstufe mit 30 mA. Bei der Verwendung anderer Transistoren ist der Wert der Emitterkondensatoren ggf. anzupassen.


    An Stelle der 30mA BFR92 lässt sich auch gut in allen drei Stufen ein 2SC3355 (=NE85632) einsetzen. Diesen 100mA CATV Transistor im TO92 Gehäuse gibt es für wenige Cent.


    73,
    Günter

  • Hallo Günter,


    danke für Bauteil- und für Schaltungsvorschlag. Da hab ich noch ein paar interessante Details zu studieren.


    Meine Simulation sieht inzwischen so aus, wie angehängt. Geht mit 18mA bis 160Mhz (-3db) in der Sim. Die Schaltung ist aber impedanzmässig noch nicht ausgereift. Das macht schon Hoffnung, dass es mit 3 Stufen und erträglichem Batterienverbrauch bis ins 2m Band geht.


    73, Johannes

  • Hallo Johannes
    Was mir gleich auffällt:
    Du verkoppelst zwei Stufen die über 100 Ohm Widerstände (R3 und R15), in Serie an der Betriebs-Spannung hängen - pures Gift! Trotz Abblockkondensator: immer möglichst sternförmig mit UB verbinden.


    Zur Emittergegenkopplung reicht ein R für die DC Gegenkopplung und ein (R+C) parallel zu R für die Frequenzganzkompensationen. Der zusätzliche Kondensator direkt vom Emitter gegen GND ist unnütz, wenn die anderen drei Komponenten richtig dimensioniert sind. Der BFR92 ist mit mx 25mA etwas schwächlich als Treiberstufe, da darf man schon etwas Strom spendieren. Je breiter der Verstärker, desto größer ist proportional die Rauschleistung, die verstärkt werden muss. Darum macht es gar nicht allzuviel Sinn, viel mehr Bandbreite vorzuhalten als man für die Antennrauschbox braucht. Der Batterieverbrauch ist m. E. auch nicht so ganz wichtig, da die Brücke ja immer nur kurz zum Abstimmen der Antenne angeschaltet ist.


    Die alte Entwicklerweisheit sagt: ein Oszillator schwingt nie - ein Verstärker schwingt immer. Der BFR92 ist da nicht zu unterschätzen. Zumindest im Layout würde ich ggf. einen 50...100 Ohm Widerstand zur Basis vorsehen, der kürzestmöglich mit dem Basisanschluss verbunden ist .


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

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  • Hallo,
    da ist schon recht viel Information zusammen gekommen, für mein Projekt. Danke dafür. Jetzt werd ich das mal verarbeiten, Fehlendes nachlesen. Leider hab ich nicht so viel Zeit für das Hobby, wie ich gerne möchte, so kann das ein wenig dauern. Ich melde mich wieder, wenn es Neues gibt.


    73, Johannes