Eingenbau 136kHz PA - wie abstimmen?

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realHans
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Eingenbau 136kHz PA - wie abstimmen?

Beitrag von realHans » 10. Jan 2021, 00:09

Hallo,
ich befinde mich gerade auf fremden Terrain. Einen Schaltplan einer 630m PA habe ich auf 136kHz umgemünzt gebaut, meiner Bastelkiste angepasst, ein bischen was hinzugedichtet, und das ganze funktioniert auch leidlich.

Es werden vier 52N50C3 MosFet Transistoren benutzt, jeweils zwei Parallel im Gegentakt. Eine stabilisierte 8V Spannung für den Ruhestrom wird erzeugt und der Ruhestrom lässt sich für jeden Transistor einstellen.
Schaltplan existiert noch keiner, aber ich habe einen Plan um die BIAS Einstellung hinzugefügt.

Meine Fragen:
1. Wie stelle ich den Ruhestrom ein? Bisher habe ich am Netzteil den Strom abgelesen und bei jedem Transistor soweit den Ruhestrom aufgedreht, dass er 100 mA zieht. Macht man das so?
2. Welcher Ruhestrom ist empfehlenswert?
3. Der blaue Ferrit mit dem ich die Versorgungsspannung einkopple, wie merke ich, dass der mit ausreichend Windungen gewickelt ist?
4. Welche Spannung bei 100mA Ruhestrom kann ich erwarten? Augenblicklich sind es um die 4V bei 100mA Ruhestrom, was mir etwas hoch vorkommt
5. Ich denke der 1:4 AusgangsTrafo scheint OK zu sein. Wie kann ich das bestätigen?
6. Was denkt ihr welche Treiberspannung ich da benötige? Trotz 10Vpp meines Funktionsgenerators scheint noch Luft nach oben zu sein
7. Welche Verstärkung kann ich erwarten? Wenn alles so eingestellt ist wie ich glaube dass es passt, komme ich auf 26dB Spannungsverstärkung (4Vpp am Eingang und 80Vpp am Ausgang bei 13,8V@4,58A - mehr Spannung und Strom für mehr Leistung will ich noch nicht geben)
8. Der Wirkungsgrad ist damit 0,63 - ist das OK? (Gegentakt mit Ruhestrom)
9. Sollte ich am Eingang vor dem Eingangstrafo einen 50 Ohm Widerstand einlöten?
10. Fällt noch was auf?

- Das Ausgangsfilter 5. Ordnung ist ok, das konnte ich gut mit dem MiniVNA messen

Danke + 73
der hans
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realHans
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Re: Eingenbau 136kHz PA - wie abstimmen?

Beitrag von realHans » 10. Jan 2021, 22:42

Oje, da habe ich wohl zu viele Fragen auf einmal gestellt. Inzwischen habe ich etwas weiter gebastelt:

Nachdem mir die unterschiedlichen BIAS Spannungen aufgefallen sind, ab der ein Transistor Strom zieht, habe ich alle Transistoren nochmal ausgebaut und mit meinem billigen Komponenten Tester getestet. Es wird die Gate-Source Kapazität angezeigt (mit der ich noch nichts anfangen kann - ich nehme an das beeinflusst die maximale zu Verstärkende Frequenz) und die Ut - das ist anscheinend die Spannung ab der der Mosfet leitend wird (oder voll auf ist?). Nachdem ich feststellte, dass die von mir benutzten Mosfets 1,8V pro Pärchen unterschied hatten (so viel zum Thema hans auf fremden Terrain) habe ich mit zwei Pärchen herausgesucht mit gleichen Ut. Jetzt funktioniert der Verstärker besser.

Als ich die BIAS Spannung mit einem Festspannungsregler regelte ist mir aufgefallen, dass der Strom der von der Schaltung gezogen wird langsam aber sehr kontinuierlich stieg. Nach heftigen Kopfkratzen fand ich eine Schaltung von HB9ASB, der die BIAS Spannung mit 7 Dioden (1n4007?) erzeugte, die Wärmeleitend mit dem Kühlkörper verbunden sind. Je wärmer die Dioden desto weniger Bias Spannung wird erzeugt -> Die Stromaufnahme bleibt nun Stabil.

73, der hans

HB9EVI
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Re: Eingenbau 136kHz PA - wie abstimmen?

Beitrag von HB9EVI » 10. Jan 2021, 23:43

naja, ich versuchs mal; meine Projekte auf 630m und 2200m sind schon etwas her

1. Gatespannung stellt man in der Regel für jeden FET einzeln ein, da die Exemplarsteuung recht gross ist.
2. 100mA ist vermutlich etwas zu niedrig; um die 250mA können es schon sein, aber am besten sieht du das an der spektralen Reinheit des Ausgangssignales
3. der blaue Ferrit ist wohl ein Toroid Material N30; ein Z=1000Ohm sollten es schon sein, eher mehr.
4. 100mA bei 4V Vgs kommt etwa hin bei diesen grossen FETs, tendenziell aber eher etwas mehr, ein Blick ins Chart Id vs Vgs gibt vielleicht Aufschluss
5. 1:4 für den Ausgangstrafo scheint mir zu wenig; eher 1:9; bei den HF-FETs gibt es in der Regel Angaben zur Eingangs/Ausgangsimpedanz bei der nominalen Arbeitsfrequenz; in der Regel beträgt die nur wenige Ohm
6. 13,8V ist für linearen Betrieb zu wenig; unter 24V würd ich gar nicht erst anfangen bei diesen Schalt-FETs; insofern sind 80Vpp, was etwa 16W entspricht bei 13,8V zu erwarten.
7. wenn ich das hochrechne, komme ich auf ein eta=0.395
8. der Eingangstrafo sollte von 50 Ohm auf die FET Eingangsimpedanz transformieren; wenn das nicht ganz klappt, würde ich ein Pad von 2-3dB vorne dran hängen, damit der Treiber in etwa 50Ohm sieht

du hast richtig gemerkt, dass auch FET thermisch davonlaufen können; im linearen Bereich verhalten sie sich fast wie Bipolare, mit negativem Temperaturkoeffizient. Das mit der thermisch gekoppelten Diode/Transistor hab ich bisher nur bei bipolaren Audio Poweramps gemacht; so gesehen sollte es hier auch gehen, aber ob es dem Signal zuträglich ist, weiss ich nicht.

nicht ganz klar ersichtlich ist für mich vom Schema, ob du dort eine Gegenkopplung drin hast; es sieht danach aus, ist aber nicht eindeutig.

realHans
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Re: Eingenbau 136kHz PA - wie abstimmen?

Beitrag von realHans » 11. Jan 2021, 06:15

Hallo Pascal,
Vielen lieben Dank für deine Ausführungen. Ich werde das alles schön langsam durchkauen und demnächst Feedback geben:)
Leider muss ich ab heute wieder Arbeiten 🤧.

73, der hans

0ri0n
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Re: Eingenbau 136kHz PA - wie abstimmen?

Beitrag von 0ri0n » 13. Jan 2021, 06:46

realHans hat geschrieben:
10. Jan 2021, 00:09
1. Wie stelle ich den Ruhestrom ein? Bisher habe ich am Netzteil den Strom abgelesen und bei jedem Transistor soweit den Ruhestrom aufgedreht, dass er 100 mA zieht. Macht man das so?
Ja.
realHans hat geschrieben:2. Welcher Ruhestrom ist empfehlenswert?
Kommt auf der/den angestrebten Betriebsart(en) an. Für die meisten (digitalen) Varianten auf LF ist kein Ruhstrom erforderlich.
realHans hat geschrieben:3. Der blaue Ferrit mit dem ich die Versorgungsspannung einkopple, wie merke ich, dass der mit ausreichend Windungen gewickelt ist?
Die min. notwendige Induktivität hängt von der Drain-Drain Last ab. Mit einem 1:4 Ausgangsübertrager beträgt der Lastwiderstand zwischen den Drains 12,5 Ohm. Laut Daumenregel sollte das XL der Drossel min. 5x größer sein.
realHans hat geschrieben:4. Welche Spannung bei 100mA Ruhestrom kann ich erwarten? Augenblicklich sind es um die 4V bei 100mA Ruhestrom, was mir etwas hoch vorkommt
Kommt mir auch so vor. Laut DB sollte ein deutlich höherer Strom fließen.
realHans hat geschrieben:5. Ich denke der 1:4 AusgangsTrafo scheint OK zu sein. Wie kann ich das bestätigen?
OK in welcher Beziehung? Mit einem 1:4 Übertrager und 13,8V sind nur etwa 25W zu erzielen. Pout = 2 x (13,8V-Usat)²/RDrain-Drain
realHans hat geschrieben:6. Was denkt ihr welche Treiberspannung ich da benötige? Trotz 10Vpp meines Funktionsgenerators scheint noch Luft nach oben zu sein.
Die Beschaltung der Gates ist mir unklar. 1 kOhm in Reihe mit den Gates und 5 Ohm Gate-Shunts?
realHans hat geschrieben:7. Welche Verstärkung kann ich erwarten? Wenn alles so eingestellt ist wie ich glaube dass es passt, komme ich auf 26dB Spannungsverstärkung (4Vpp am Eingang und 80Vpp am Ausgang bei 13,8V@4,58A - mehr Spannung und Strom für mehr Leistung will ich noch nicht geben)
Die Drainspannung kann im Idealfall max. 13,8Vs betragen. Bei aktuell 2Vs am Eingang bedeutet das max. 6,9-fache Verstärkung durch den Transistor. Dazu kommt noch 2-fache Spannungsanhebung durch die Speisedrossel und nochmal 2-fache Verstärkung durch den Ausgangsübertrager. Macht summa summarum eine Verstärkung von 27,6 bzw. 28,8dB. Da du an den Drains nur bis 10Vs (macht 80Vss an der 50 Ohm Last) aussteuerst sind es nur 26dB.
realHans hat geschrieben:8. Der Wirkungsgrad ist damit 0,63 - ist das OK? (Gegentakt mit Ruhestrom)
16W (80Vss) Ausgangsleistung bei 13,8V/4,58A? Das sind nur 25% Wirkungsgrad. Hier stimmt etwas nicht.
realHans hat geschrieben:9. Sollte ich am Eingang vor dem Eingangstrafo einen 50 Ohm Widerstand einlöten?
Bei nur 2 Transistoren ein 1:1 Eingangsübertrager und die Gates mit frequenzkompensierten 25 Ohm belasten. Bei 4 Transistoren müsste, wegen der nun etwas zu hohen Eingangskapazität, ein 4:1 Eingangsübertrager vorgesehen und die Gates mit kompensierten 6,2 Ohm belastet werden.
73, Robert

realHans
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Re: Eingenbau 136kHz PA - wie abstimmen?

Beitrag von realHans » 13. Jan 2021, 23:08

Danke Robert, für die vielen Infos. Da habe ich jetzt ordentlich was zum Wiederkäuen :)
Ich mache Meldung wenn sich was verbessert hat :)

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