Schema en printtekening van Front End

Hierbij in PDF het schema en de definitieve print-layout van het Front-End. Bij de definitieve opstelling is de G2 van de ingangstransistor voorzien van een trimmer zodat je kan kiezen voor maximale versterking of voor minimale ruis. Je kan ook de trimmer vervangen door een potentiometer, dan heb je een RF-Gain regeling. Je kan ook de trimer kortsluiten en twee grotere weerstanden gebruiken (2x10K) en met een vaste instelling werken.

Componenten_opstelling_Front-End.pdf (21,64 kb)

Print_Front-End.pdf (15,84 kb)

Schema_Front-End.JPG (429,01 kb)

Veel experimenteer genot

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

De print bestukken en inbouwen

Bij het bestukken van de print gaan we zoals steeds eerst de laagste componenten (weerstanden condensatoren) plaatsen en vervolgen met de steeds hoger wordende componenten plaatsen. Merk hier op dat de tansistoren langs de onderkant van de print gemonteerd worden (in de voorziene gaten) met de opdruk naar boven (zodat je door het gat de opdruk kunt lezen)

Langs de onderkant ziet de situatie er als volgt uit.

De Drain, de langste lip van de transistor gaan we op het langere eilandje monterenen eerst vastsolderen er rekening mee houdende sat de andere pootjes netjes op de rechthoekige soldeereilandjes liggen.

Eens het printje helemaal bestukt is het klaar om ingebouwd te worden in een blikken kastje voorzien van de nodige tussenschotjes.

Voor wie aan geen 10.7 transfootjes meer kan geraken, je kan steeds zelf eentje wikkelen. Ik heb hier regelbare kerntjes liggen van 5 mm waarop voor de trilkring 21 wikkelingen liggen en als secundaire 3 wikkelingetjes. Best even experimenteren en met de Grid-Dip meter nakijken want het aantal wikkelingen is niet alleen afhankelijk van het aantal wikkelingen en de diameter maar ook van de eigenschappen van de kern.

Eens de juiste wikkelingen geplaatst alles nog eens overdekken met 2-componenten lijm (opgepast geen product gebruiken die plastic of vernis oplost (zoals nagellak) of je zou wel eens rare dingen kunnen meemaken HI).

Een alles geassembleerd en afgeregeld hebben we terug een blokje bij om mee te spelen.

 73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

 

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Front-End Print

Ontwerpen van de print

Aangezien het print tekenen in Coreldraw zeer arbeidsintensief is ben ik op een frisse zomerdag terug op zoek gegeaan naar een valabele oplossing. na verschillende sites te hebben afgeschuimd kwam ik op een Duitse site terecht http://www.abacom-online.de 

Zij hebben een reeks kleine eenvoudige programmaatjes die ideaal zijn voor de shack. Printen en schema's tekenen, schakelingen simuleren, meten met de PC enz en dit bovendien voor een kleine QRG. Bovendien kan je een demo downloaden waarmee je naar hartelust kunt experimenteren, alleen opslaan en afdrukken kan in de demo, niet maar je kan je een goed idee vormen van wat mogelijk is.

Op bovenstaande figuur zie je het resultaat van de Front-End met het programma. Het bevat weinig of geen autorouting maar heeft een paar handige dingen aan boord.

  • Je kunt automatisch het massavlak laten genereren en zie je het real-time met je ontwerp mee-evolueren.
  • Je kan kan massa-eilandjes maken zodat ze vlotter solderen
  • Je kan zowel doorsteek componenten als SMD door elkaar gebruiken
  • Je kan 4 printlagen, 2 componentenlagen en een 'Behuizingslaag' gebruiken
  • Je kan elk van de lagen aan of af zetten
  • Je hebt tal van export mogelijkheden (zelfs naar frees en boormachines)
  • Je hebt een groot aantal afdrukmogelijkheden (spiegelen, op schaal afdrukken, meerdere ontwerpen op één blad enz...)
  • En als je het helemaal niet meer ziet zitten kan je een routing tip vragen om bepaalde punten met elkaar te verbinden
  • Kortom zo een beetje het printprogramma waar wij van dromen

Onbetaalde reclame: het pakketje kost slechts 39.9 Euro. Evenzo het programmaatje om schema's te tekenen. Voor die prijs heb je het volledige pakket zonder beperkingen van welke aard ook. Ondergetekende is dus twee software pakketten rijker en enkele Euro's armer.

Zoals je waarschijnlijk kunt vermoeden is het printje voor de Front-End dan ook het eerste ontwerp met de nieuwe software geworden.

Een avond tekenen en een avond etsen en de print ligt onder de boormachine. Bemerk hier ook de twee grote gaten waar straks de BF9XX FET's zullen in komen.

Eigenlijk nog veel zin om te bestukken doch het is tijd om horisontaal te polariseren.

CU - 73

ON7AMI

Jean Paul Mertens

 

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Universele VCO (7)

Het Printontwerp
  • Eens het doorlaatfilter opgenomen was bij de VCO en dat we de verschillende testopstellingen bij elkaar gebracht hebben en aan een meetzender hebben gehangen.
  • Dat bovendien het piepje dat we in de meetzender opwekten te horen was.
  • En dat we bovendien een stil gezucht in de micro van een zender konden horen

Wisten we dat de verschillende componenten het deden en ook wel zin hadden om samen te werken.

Iedereen dus terug naar huis en netjes printen maken en doosjes en koffie drinken en zenuwachtig zijn HI.

De print voor de VCO is ontworpen in Corel Draw omdat ik tot heir toe nog geen programmaatje gevonden heb, dat betaalbaar is en bovendien geschikt voor hoog-frequent sschakelingen.

Hieboven zie je de componenten opstelling op het printje. Merk op dat in serie met R4 langs de HF kant een kraaltje over de aansluitdraad opgenomen is evenals in de voedingesleiding die naar de twee buffertjes gaat. Dit om ongewenste oscillaties te voorkomen.

De printtekening in PDF VCO_Print.pdf (64,73 kb) en het volledige schema universal vco - schrema.pdf (148,85 kb) kan je hier vinden.

De print wordt vervolgens volledig bestukt:

Vervolgens wordt het doosje gemaakt, voorzien van de nodige tussenschotjes als afscherming;

 

en voorzien van alle connectoren en doorvoercondensatoren voor de voeding en de stuurspanning.

 De print wordt in het doosje gemonteerd:

De print wordt vastgemaakt door aan de onderkant van de print de massa vast te solderen aan de behuizing.

Zo klaar is kees.

Vlug de schakeling onder spanning gezet en gecontroleerd en ja hoor, zij doet het. De trimmers CV1 en CV2 worden in samenwerking met de afstempotentiometer zo afgeregeld dat we terug de hele bend bereiken.

De VCO wordt ingesteld op 40 MHZ rond en na twee uur is de frequentie gedrift naar 39.998 MHz. Zonder enige stabilisatie is dit zeker goed te noemen. Vooral voor gebruik in de FM band is dit voldoende.

Ook eens nagezien hoe het is met de harmonischen en ja hoor de 80 MHz is 46 dB onderdrukt en de 120 MHz en verder kan ik niet meer meten. Dus ook hier opdracht geslaagd.

Nu in spanning wachten tot de andere modules af zijn om het geheel te testen.

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Universele VCO (6)

Op jacht naar harmonischen

Gezien we uit onze vorige metingen ervaren hebben dat de Hartley oscillator inderdaad een harmonischen fabriek is, moeten wij daar iets aan doen om geen spiegels en andere ongewenste signalen te genereren in de mixer. De beste oplossing leek me om na de buffer transistor een laagdoorlaat filter met een deftige demping boven de oscillator frequentie.

In lang vervlogen tijden, toen we nog op de schoolbanken zaten, hebben we gehoord van Butterworth, Chebyshev en dergelijke mensen die zulke filters ontworpen hebben. Behalve deze vage herrinnering komen nog de nachtmerries van de ingewikkelde berekeningen voor de geest (je kent wel het gevoel, die dingen die je studeerd voor het examen en daarna op natuurlijke wijze diep in het onderbewustzijn stokkeerd.) De boeken dan maar boven gehaald en ja hoo, daar waren zij weer, de ellenlange formules die de moed laten verhuizen tot diep in de schoenen.

Maar geen mens zo slim als hij lui is, (ping pong ... een idee) Google kent misschien iemand die dergelijke formules kunnen aanleren heeft aan zijn PC en die bereid is het ook aan mijn PC te leren HI HI HI = HI x 3. En ja hoor, na wat zoeken kom ik op een site die niet alleen bandpasfilters kan berekenen maar ook heel wat meer.

Zeker uitproberen: http://www.tonnesoftware.com/ behalve filters vindt je er zeer handige tools voor impedantieaanpassing en tal van andere hulpmiddeltjes.

Eenvan de programmaatjes is Elsie en daarvan kan je een studenten versie downloaden die tot 7-polige filters kan berekenen wat meer dan genoeg is voor onze toepassingen.

Even de parameters invullen: Cut-off freq= 45MHz - Impedantie +/- 390 Ohm (zijde uitgangsimpedantie van de Emitorvolger) - 7de orde filter (we kunnen niet meer met de gratis versie) Soort filter: Capacitor input (spaart een spoel uit) - Familie Chebyshev (geeft de  stijlste cut-off flank maar heeft rimpel in de doorlaat band, aangezien die voor ons relatief klein is en de frequentie dicht bij de kantelfrequentie ligt is dat zeker geen hinder) Rimple 0.1dB

Even op schematic klikken en onmiddelijk krijgen we het schema met de nodige componenten.

ls je nu op 'Plot' klikt in het menu, dan zie je de doorlaatkurve van het filter. De spoelen kunnen we zelf wikkelen volgens de opgegeven waarden maar het probleem is echter dat de waarden van de condensatoren  Die kunnen we niet zelf maken en we zijn aangewezen op in de handel verkrijgbare spullen. Geen probleem echter, het programma heeft in het menu een item staan 'Edit' die je toelaat om de waarden van de componeten te veranderen en onmiddelijk zie je het effect in de plot. Na een beetje spelen met de waarden had ik ontdekt dat ik de kurve zelfs iets stijler kon krijgen met standaard waarden. het eindresultaat zie je hieronder.

Zo hebben we standaard waarden voor de condensatoren en kunnen we de spoelen zo benaderend mogelijk wikkelen. Het eindresultaat is een behoorlijke plot die de eerste harmonische op 80MHz met 52 db Onderdrukt. Theoretisch altans want in de praktijk zullen allerlij strooifactoren ervoor zorgend at we die waarde nooit kunnen halen. Hogere frequenties worden nog meer onderdrukt en daar moeten wij ons geen zorgen meer over maken.

 

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Universele VCO (5)

Proefopstelling

De volgende stap is een proefopstelling maken van de VCO zodat we kunnen testen of de ocsilator werkt, hoe stabiel is hij en kunnen we ermee doen wat we willen doen.

Aangezien het hier een oscilator betreft op +/- 41 MHz opteren we voor een opstelling op Ver Board met single eilandjes

 Deze techniek is heel goed bruikbaar, zeker tot de 2m band en als men uitkijkt naar de opstelling van de componenten kan je zelfs schakelingetjes bouwen tot 70cm. Om een dergelijke proefopstelling te maken prik je de componetjes op het bordje en langs de achterkant kan je met de aansluitdraden van de componenten de 'printbaantjes' maken.

 

Bijkomend vooerdeel van deze techniek is dat je eigenlijk tijdens het maken van de testopstelling ook al een stuk van het printontwerp maakt.

Vervolgens spanning op de schakeling gezet en met een 10-toeren potentiometer trachten de hele 50MHz band te bestrijken. Met een middenfrequent van 10.7 betekend dit een VCO van 39.3 MHz tot 41.3 MHz.

De oscilator doet het en met de twee trimmers kunnen we er mooi voor zorgen dat de potentiometer mooi het volledige bereik bestrijkt. De uitgangsspanning is 1.8V wat voldoende moet zijn voor de mixer.

Een klein probleempje, De harmonischen op 80MHz 120MHz 160MHz en verder blijken bijna even sterk te zijn als de grondfrequetie.

Een nieuwe uitdaging dus...

 

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Universele VCO (4)

De rest van de schakeling:

De Oscillator transistor.

Om een minimale belasting te vormen voor de trilkring wordt meestal een FET genomen als versterkend element in de oscillator. Je kan hier de klassieke VHF werkpaarden voor gebruiken: BF244 of BF256.

De gate van de FET wordt via een koppelcondensator C5 aan de trilkring gekoppeld en de Source wordt met de aftakking op de oscillator spoel verbonden.

Via de weerstand R3 wordt de Gate op DC met een weerstand van 100K naar de massa gelegd.

De Drain wordt via een weerstand van 150 ohm naar de +8V gebracht. Deze laatst wordt verkregen van een 8 V stabilisator (IC1 - 78L08) die afdoend ontkoppeld is zowel voor AC (C7 10µF) als voor HF (C6 - C8 - 100nF). de Drain wordt op HF via C11 (10nF) aan massa gebracht.

Buffertrapjes: 

Vervolgens komen er twee emitorvolgers met 2N2222 of andere HF schakeltransistoren.De bedoeling van de buffertrapjes is het uitgangsvermogen van de oscillator een beetje op te voeren en tevens ervoor te zorgen daat de uitgangsbelasting de eigenlijke oscillator niet gaat belasten. 

Eén van de eindtrapjes dient voor het voeden van de Mixer en het andere kan je gebruiken om een frequentiemeter of een PLL of wat dan ook aan te sturen.

De volgende stap is de opbouw en de afregeling van de oscillator.

 73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Currently rated 5.0 by 1 people

  • Currently 5/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Universele VCO (3)

Berekening componenten Trilkring:

Zoals reeds eerder gezegd kies ik voor een spoel van verzilverd koperdraad. De diameter van de draad die ik liggen heb is 1 mm. Het aantal wikkelingen is liefst een veelvoud van 3 aangezien we op 1/3 moeten aftakken voor de terugkoppeling. Rekening houdende met het feit dat de spoel langer moet zijn dan de diameter maar het ook handelbaar moet zijn om ze te wikkelen kies ik er voor de spoel te wikkelen op een boortje van 5 mm, als de spoel gewikkeld is komt ze een beetje open (het veer effect) en wordt de reële diameter dus 5.5mm. Aangezien iedere beweging van de spoel een verandering van frequentie met zich mee brengt moet de spoel een zeer grote stijfheid hebben. Om praktische redenen kies ik voor 9 wikkelingen (is deelbaar door 3 en dankzij de aftakking is het geheel vrij stevig). 12 wikkelingen zou minder stevig zijn en meer onderhevig aan temperatuur (totale draadlengte is groter). 6 wikkelingen daarintegen maakt het spoeltje kleiner, dus condensatoren groter en dan gaat de temperatuur coëficient van de laatsten meer doorwegen.

Dus L1 wordt 1mm CuAg (verzilverd koperdraad, kan je vinden als binnengeleider van de betere TV coax of je kan het gewoon kopen in de handel) met diameter 5.5mm en een lengte van 14mm (dit is een goede lengte om het spoetltje op open te rekken).

De zelfinductie van deze spoel kan je berekenen met ingewikkelde formules doch er is op het internet een formidabel programmaatje dat al het werk voor u doet en bovendien gratis is: 'De mini ring core calculator'. En hij doet het niet alleen voor luchtspoelen maar zoals de naam het doet vermoeden, ook voor ringkernen.

http://www.dl5swb.de/html/mini_ring_core_calculator.htm

Hiermee zien we dat onze spoel L1 ongeveer 150nH groot zal zijn.

Met de formule voor de resonantie van een LC kring:

Kunnen we berekenen dat onze capaciteit 104 pF moet zijn. Maar ook hier komt het programmaatje ons ter hulp, er zit namelijk een tooltje in die ons toelaat resonantie kringen te berekenen.

De combinatie van onze varicap diode en de trimme C2 plus de trimmer C3 en de condensator C4 moeten dus 104 pF groot zijn. De grootste hap wordt vertegenwoordigd door C3 en C4. Ik kies voor C4 een condensator van 47pF met een negatieve temperatuurscoëficient (dit compenseert het temperatuur gedrag van mijn andere componenten, en ik had er net zo eentje liggen HI) en voor C3 neem ik een trimmer van 60pf.

Tot zover het gemakkelijke stuk...  Nu het variabele gedeelte.

  Ontvangstfreq. Middenfreq. Oscillator freq.
Begin Band 50 MHz 10.7 MHz 39.3 MHz
Center Band 51 MHz 10.7 MHz 40.3 MHz
Einde Band 52 MHz 10.7 MHz 41.3 MHz

We moeten dus onze LO frequentie kunnen doen variëren van 39.3 MHz tot 41.3 MHz (zijnde 2 MHz over 40 Mhz of 5%) Dit is heel wat dus zullen we moeten kiezen voor een Varicap met een groot bereik.

De BB212 is eer zo eentje die zijn bereik kan varieren van 60 pF tot 500 pF Voor een spanning van 8V tot 0.5V.

Voor C6 nemen we ook een trimmer van 60pF zodat we een goed regelgebied hebben. Als we nu de berekeningen van de hele kring in een tabelletje samenvatten, in Excel invoeren en laten berekenen komen we aan volgende waarden.

- C6 - C-D3/4 C6 plus C-diodes - C8 - - C9 - - C-Tot - - L1 - - Loc.Osc. -
28,5 60 14,61538 37 47 98,61 150 41,38
  260 23,37     107,37   39,65
  500 25,58     109,58   39,25

De trimmers staan +/- in het midden dus zullen we de kring, eens gebouwd ook kunnen afregelen.

Voila, nen helen boterham. Is er iets niet duidelijk, laat het gerust weten. De volgende stap is de verdere opbouw van de schakeling, de keuze en instellingen van de oscillator transistor en van twee buffers (eentje voor de mixer en eentje voor de eventuele ferquentiemeting.)

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Universele VCO (2)

De Trilkring (prakische uitvoering)

Natuurlijk om van het princiepe schemaatje uit het vorig artikel te komen tot een volwaardige VCO is er nog heel wat werk aan de winkel.

Wil je gewoon het VCO'tje nabouwen voor gebruik in de 50MHz ontvanger, dan is er geen probleem. Je bouwt het hier beschreven schema na en het ding is zo betrouwbaar dat je zeker succes hebt (als je geen transistoren naar de eeuwige jachtvelden helpt of kortsluitingen maakt met klodden soldeer HI)

Als je echter het ding ook wel eens op andere frequenties wil gaan gebruiken, dan hier de redenering die achter het schema zit en het bijhorende rekenwerk.

Het schema van de trilkring:

We hebben eerst en vooral een spoel nodig met een aftakking op 1/3 van de koude kant (de kant die aan massa ligt) Afhankelijk van de gebruikte frequentie heb je hier al verschillende keuzes. voor frequenties van 0 tot 25 MHz zou ik opteren van een spoel gewikkeld op een ringkerntje voor frequenties die hoger liggen denk ik dat een spoel van verzilverd koperdraad beter is. (Skin-effect wordt groter en aantal wikkelingen op een ringkern wordt kleiner - dus minder handig en minder stabiel of je moet alles vastlijmen). Zeker voor de frequentie die we hier moeten hebben (50-10.7=39.3MHz   tot   52-10.7=41.3MHz) verdient een luchtspoel de voorkeur.

Parallel met de spoel komt de capaciteit die opgebouw is uit verschillende condensatoren en varicap diodes (de laatste zijn diodes die we invers gaan polariseren om zo de ontstane sperlaag te gaan gebruiken om een condensator te maken)

De grootste hap van de capaciteit wordt gevormd door de condensatoren C3 en C4. C3 is regelbaar zodat we de hoogste frequentie ermee kunnen instellen. Het eigenlijke afstemmen gebeurd met de twee diodes (die in één behuizing zitten). Via de weerstand R1 gaan we hier op het knooppunt waar de twee diodes samen komen een spanning toevoeren van 0V tot 8V waardoor we de capaciteit gaan varieren. De trimmer C2 laat ons toe (in combinatie met C3) de frequentie band in te stellen voor het volledige spanningsbereik van de Varicap Diodes.

De weerstand R1 beperkt de inverse diodestroom mocht er een diode doorslaan, de weerstand R2 zorgt ervoor dat de bovenste diode met haar anode voor DC aan massa ligt. De inverse stroom door de diodes is zo klein dat spanningsvallen over de weerstanden zo goed als onbestaande zijn.

De condensator C1 dient eigenlijk als ontstorings condensator op de ingangsklem van de VCO en de condensator C5 dient als ontkoppelcondensator naar de gate van de FET die hierachter zal volgen. Zij hebben beide een grote waarde ten opzichte van de frequentie zodat zij op AC een te verwaarlozen invloed hebben.

De volgende stap is het berekenen van de componenten.

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Universele VCO (1)

Algemeen:

Dit weekend was ik op zoek naar een universele schakeling om een Voltage Controled Oscillator te bouwen. Ik vond niet echt een kant en klaar ontwerp maar deed wel heel wat ideeen op, en besloot zelf iets te gaan ontwerpen dat voor heel wat doeleinden bruikbaar was.

Aangezien het om een universele schakeling moet gaan, is ze dus ook bruikbaar als VFO voor ons 6m Project. De vereiste was dat de schakeling voldoende stabiel moet zijn om met een potentiometer (al dan niet tien toeren) als stand-alone vfo te functioneren. Achteraf ben ik van plan om te gaan experimenteren met een schakelingen om de frequentie te stabiliseren en of te regelen.

Om met één schakeling een behoorlijk bereik (HF tot VHF) te bestrijken en toch stabiel te kunnen werken denk ik dat de Hartley de meest stabiele is.

Voordelen: Frequentieregeling door variatie van de C - Output spanning zeer constant - Terugkoppeling zeer constant (stabiele oscilatie)

Nadele: Geen zuivere sinus - Gevolg Harmonischen - (oplossing: laagdoorlaat filter) 

Om de oscillator geschikt te maken voor ons project moet hij echter heel wat aangepast worden. In een volgend artikel nemen wa de eigenlijke afstemming onder de loupe.

 

73 de ON7AMI

Jean Paul Mertens

Be the first to rate this post

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
HAM radio