Werner Nitsche DL7MWN

Transkript

1 Unterhaching, den Zwischenbericht 4 Röhren-Doppelsuper-Retro-Radio Phönix Bild 1 Die unbestückte Leiterplatte für den Phönix Röhrenteil Unterseite Liebe Funkfreunde! Es ist wieder etwas am 4-Röhren-Doppelsuper-Retro-Radio in Hybridtechnik geschehen. Diesmal habe ich die Leiterplatte für den Röhrenteil mit den Mischstufen, ZF-Stufen sowie dem Demodulator und der NF-Stufe bestückt und in Betrieb gesetzt. Bild 1 zeigt die Leiterbahnen auf der Unterseite der Leiterplatte und Bild 2 die Bestückungsseite (Oberteil). Wenn man sich das genau anschaut, sieht man, dass alle Leiterbahnen auf der Unterseite layoutet sind und die Oberseite eine weitgehende durchgängige Massefläche darstellt. Ich habe ja schon einmal erwähnt, dass ich die Leiterplatten beim Platinenbelichter ( herstellen lasse. Er ist erheblich billiger als übliche Leiterplattenfirmen. Dafür gibt es keinen Lötstopplack und keine Durchkontaktierungen. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 1 von 13

2 Durch die Leiterbahnen ist es auf der Unterseite nicht möglich, alle Masseflächen leitend miteinander zu verbinden. Das geschieht durch die Oberseite, indem ich an allen notwendigen Stellen Bohrungen für Durchkontaktierungen vorbereitet habe. Da die Durchkontaktierungen nur aus leeren Löchern ohne Kupfer bestehen, müssen die beiden Seiten entweder durch Draht, oder so wie ich es vorziehe, mit Hohlnieten verbunden werden. Allerdings musste ich da Lehrgeld zahlen. Das habe ich schon einmal gemacht, und nach ein paar Wochen hatte ich lauter Wackelkontakte auf der Leiterplatte. Scheinbar verträgt sich das Material der Hohlnieten (Kupfer) nicht so gut mit der Verzinnung der Leiterbahnen. Das Problem lässt sich aber leicht lösen, indem man die Hohlnieten beidseitig verlötet. So eine Durchkontaktierung mit einer verlöteten Hohlniete schaut viel schöner aus als ein verlötetes Stück Draht. Aber funktionieren tun beide Lösungen gleich gut. Wer auch mal eine preiswerte Leiterplatte dieser Art benötigt, der kann ja beim Platinenbelichter nachschauen. Auf seiner Homepage hat er alles beschrieben, was man dazu wissen muss. Bild 2 Die unbestückte Leiterplatte für den Phönix Röhrenteil Oberseite < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 2 von 13

3 1. Die Leiterplatte Zunächst musste nun die Leiterplatte bestückt werden. Das ging ganz gut, nur fehlten mir noch ein paar Bauteile. Aber das war kein Problem. Eine Woche später konnte ich dann die restlichen Bauteile ergänzen. Die bestückte Leiterplatte gefällt mir sehr. Nun stellt sich nur die Frage, ob die Platine auch funktionieren wird. Aber das werden wir ja gleich erfahren. Bild 3 Die Oberseite der bestückten Leiterplatte In diesem Bild funktioniert die Leiterplatte schon. Aber man sieht nur ganz wenige Nacharbeiten. So wie es ausschaut, ist mir diese Leiterplatte viel besser gelungen als das Layout für die Frequenz bestimmenden Stufen. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 3 von 13

4 Bild 4 Die Unterseite der bestückten Leiterplatte Auf dieser Seite sieht man nur die beiden Drosseln, welche die Übertragung von Störungen vom Schaltnetzteil auf die Platine verhindern sollen. Natürlich sind auch die Abstandsbolzen zu sehen, auf welchen die Platine später aufliegen soll. Dann ist noch der Stecker für die Stromzufuhr zu sehen. Eigentlich gehört der da nicht hin, aber da hat sich ein Fehler in der Bibliothek meines Layoutprogrammes eingeschlichen. So etwas kommt schon mal bei einem Prototyp vor. Für meinen Empfänger stellt das aber kein Problem dar. 2. Die Inbetriebnahme und Schaltungsbeschreibung Zunächst möchte ich sagen, dass ich mich für die Röhren EF98 und ECH83 entschieden habe, weil beide Röhrentypen mit 0,3 A Heizstrom arbeiten und Niederspannungsröhren sind. Mit ihnen kann man schon schöne Schaltungen bauen, welche mit 12 Volt und sogar weniger Spannung funktionieren. Schaut man sich noch einmal das Blockschaltbild an, dann sieht man, dass der Phönix aus einigen Stufen besteht. Die müssen nun alle nach und nach in Betrieb gesetzt werden. Der Bandschalter mit den Filtern und der VCO (1. lokaler Oszillator) sind ja auf einer anderen Platine und funktionieren bereits. Aber für die Erstinbetriebnahme des Röhrenteils werden diese Stufen nicht benötigt. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 4 von 13

5 Bild 5 Blockschaltbild 4 Röhren Doppelsuper-Hybrid-Empfänger Phönix 2.1 Vorverstärker Zunächst speise ich in den Vorverstärker von einem Funktionsgenerator eine Frequenz von 10,7 MHz ein. Dieser erste Vorverstärker verfügt über keine Frequenzselektion, weil er im Normalbetrieb bereits vorgefilterte Antennensignale bekommt. Er dient ja auch hauptsächlich als Trennverstärker, welcher die Oszillatorfrequenz der ersten Mischstufe vom Antenneneingang fernhalten soll. Viel kann ich zu dieser Stufe nicht sagen, weil es ein einfacher Breitbandverstärker ist. Im nächsten Schritt nach der Erstinbetriebnahme werde ich noch die Spannung am Gitter 2 (Schirmgitter) variieren und nach einem optimalen Arbeitspunkt suchen. Aber darüber berichte ich später. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 5 von 13

6 Bild 6 Vorverstärker 2.2 Erster Mischer Nachdem nun der Vorverstärker funktioniert, ist es möglich, über diesen Verstärker eine Frequenz von 10,7 MHz einzuspeisen. Diese Frequenz gelangt bei der ersten Mischstufe auf das Steuergitter G1 der Röhre EF98. Die Mischfrequenz vom Oszillator (LO1) lasse ich zunächst weg und betreibe diesen Mischer als HF-Verstärker. Am Ausgang ist ein Keramikfilter für 10,7 MHz angeschlossen. Er soll alle Ober- und Nebenwellen unterdrücken. Übrig bleibt nur noch die gewünschte Frequenz mit einer Bandbreite von ca. 10 khz. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 6 von 13

7 Bild 7 Erste Mischstufe Wer genau hinschaut, erkennt, dass ich nicht die üblichen ZF-Filter verwende, wie man sie nur noch sehr schwer bekommen kann. Ich wickle meine Filterspulen immer selber auf Amidon-Ringkerne. Das ist zunächst vielleicht etwas eigenartig, aber damit habe ich die Dimensionierung eines solchen Filters selber im Griff. Das übliche Abschirmblech kann entfallen, weil dies geschlossenen Kerne so gut wie kein Streufeld erzeugen und somit nichts abstrahlen und natürlich von außen keine Störungen aufnehmen können. Die größere Bandbreite ist für mich ebenfalls kein Problem, weil ich zum Filtern Keramikfilter verwende. Der einzigste Nachteil ist, dass ich diese Spulen nachträglich nicht mehr abgleichen kann. Dafür habe ich aber Trimmkondensatoren vorgesehen. Diese erledigen dieses Problem ganz ausgezeichnet. Das ist auch noch eine sehr preiswerte Lösung. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 7 von 13

8 2.3 ZF-Verstärker 10,7 MHz Bild 8 Erste ZF-Stufe für 10,7 MHz Über diese ZF-Stufe gibt es nicht viel zu sagen. Sie bekommt die Ansteuerung direkt aus einem 10,7 MHz-Keramikfilter, welcher die Bandbreite bestimmt. Gleichzeitig sind hier dann alle Ober- und Nebenwellen ausgefiltert. Es bleibt nur noch das Nutzsignal mit 10,7 MHz übrig. Im Anodenkreis ist ein 10,7 MHz ZF-Filter angebracht. Er dient zur Auskopplung der ZF und ist ebenfalls auf einem Amidon-Ringkern gewickelt. So ein L/C-Filter dient zur sauberen Unterdrückung von fernen Restfrequenzen, welche der Keramikfilter nicht so gut unterdrücken kann. Auch diese Stufe möchte ich noch optimieren. Damit meine ich den Arbeitspunkt der Röhre und der Wirkungsgrad der Auskopplung. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 8 von 13

9 2.4 Zweiter Mischer Bild 9 Zweite Mischstufe Eine zweite Mischstufe ist bei einfachen Rundfunkgeräten mit Röhren eher selten. Aber wenn man bei einem Superhet-Empfänger mit nur einem Drehkondensator auskommen will, braucht man schon eine hohe erste ZF. Da bietet es sich an, vor der Demodulation noch einmal auf eine zweite, niedrigere ZF zu mischen. Die zweite Mischstufe ist mit einer ECH83 aufgebaut. Das ist eine Triode und eine Hexode für niedrige Spannungen. Zunächst arbeitet die Triode als Oszillator und erzeugt die Mischfrequenz von 10,245 MHz. Das ist 10,7 MHz khz = 10,245 MHz. Dieser Oszillator ist durch einen Quarz < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 9 von 13

10 stabilisiert. Quarze mit dieser Frequenz gibt es ganz billig ab Lager zu kaufen. Das Oszillator-Signal wird nun in das 2.te Steuergitter der Hexode eingekoppelt und mit der 10,7 MHZ ZF, welche an das 1.te Steuergitter angeschlossen ist, gemischt. Daraus entsteht die 455 khz Zwischenfrequenz. Ein L/C-Schwingkreis im Anodenkreis filtert die 455 khz aus dem Signalgemisch heraus und leitet dieses Signal an ein 455 khz Keramikfilter weiter. Der Keramikfilter unterdrückt alle Ober- und Nebenwellen. Eigentlich wollte ich das 455kHz-ZF-Signal ja über eine Sekundärwicklung auskoppeln, aber da ist mir beim Schaltplan-Zeichnen ein Missgeschick passiert. Ich habe für dieses 455 khz-filter den selben Kern verwendet, wie ich ihn für die 10,7 MHz-Filter verwendet hatte, obwohl die Induktivität für 455 khz deutlich größer sein muss, als für 10,7 MHz. Zum Glück hatte ich in der Größe auch Kerne für Frequenzen unter 1 MHz vorrätig. Aber auf diese kleinen Kerne brachte ich nicht genügend Windungen drauf. Ich hätte da mit einem Drahtdurchmesser < 0,1 mm arbeiten müssen. Das ist mir nicht gelungen. Also musste eine Lösung her. Den entsprechend größeren Kern konnte ich auf der Leiterplatte nicht unterbringen. So entschied ich mich für nur 1 Windung mit 0,2 mm Drahtdurchmesser. Aber auch da musste ich mehr als 1 Wicklung aufeinander wickeln. Eigentlich gefällt mir so etwas nicht, aber mir blieb nichts anderes übrig. Aber wie bei den anderen Stufen und Übertragern will ich ja auch hier die Arbeitspunkte auf optimalen Wirkungsgrad anpassen. Dazu möchte ich das alles gründlich untersuchen. Vielleicht hilft hier eine kapazitive Impedanz-Anpassung. Aber bei einem Prototyp darf so ein Fehler schon einmal vorkommen. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 10 von 13

11 2.5 ZF Filter 455 khz und Demodulator mit Regelkarakteristik Bild 10 Demodulator mit Regelkarakteristik Hier ist der hochfrequente Signalpfad nun zu ende. Ein TA7642, der sich in unzähligen anderen Schaltungen schon bewährt hat, dient zur Demodulation und regelt die Pegelunterschiede der einzelnen Sender auch gleich noch aus. Viel gibt es dazu nicht zu sagen, nur am Ausgang dieses Bausteins kommt die demodulierte NF heraus. Sie muss nur noch verstärkt werden und kann dann einem Lautsprecher zugeführt werden. Wer sich für diesen preiswerten Baustein näher interessiert, der kann ja mal im Internet danach suchen. Man kann damit unzählige Schaltungen finden. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 11 von 13

12 2.6 Stromversorgung und NF-Verstärker Bild 11 NF-Verstärker mit Stromversorgung Zu guter Letzt muss das empfangene NF-Signal auch noch verstärkt werden. Dazu dient in diesem Empfänger ein LM386. In meinem letzten Röhrenempfänger habe ich den Endverstärker für den Lautsprecher ebenfalls mit Röhren aufgebaut. Aber das hat nicht gut funktioniert, weil die Verstärkung nicht ausgereicht hat und der Lautsprecher deshalb nur sehr leise geblieben ist, obwohl ich die Endröhre mit 67 Volt betrieben habe. Da sagte ich mir, künftig werde ich nur noch Hybrid-Empfänger bauen. Als Leistungsendstufe für den Lautsprecher eignen sich einfache ICs viel besser als Röhren. Ansonsten kann man in Bild 11 noch die Stromversorgung für den Phönix erkennen. Ein externes 24-Volt-Netzteil von einem Laptop dient dazu. Weil das Netzteil ein Schaltnetzteil ist, habe ich am Eingang zunächst ein LC-Filter geschaltet. Es soll hauptsächlich die hochfrequenten Störungen des Schaltnetzteils vom Empfänger fernhalten. Es soll natürlich auch dafür sorgen, dass keine Oszillator- oder Mischfrequenzen über die Versorgungsleitung abgestrahlt werden können. Alle Signale einschließlich der Stromversorgung führen auf einen 10-poligen Stecker. An diesen Stecker wird künftig die Geräteverdrahtung angeschlossen. Dafür ist ein Lautstärke- Poti mit einem Einschalter vorgesehen. Die 24 Volt werden direkt für die Röhrenheizung verwendet. Dazu sind die 4 Röhren in Reihe geschaltet. Dadurch ist der Heizstrom relativ klein (300mA), und es entsteht auf den Leiterbahnen kein nennenswerter Spannungsabfall. Das habe ich bei meinem letzten Röhrenempfänger gelernt. Da habe ich mit 6,3 Volt alle Röhren parallel geheizt. < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 12 von 13

13 Aber manche Röhren haben nur 5 Volt bekommen. Da musste ich die Spannung hochsetzen, wodurch dann andere Röhren etwas zu viel Spannung bekamen. Dieses Problem kann sich in diesem Gerät nicht einstellen. 3. Schlusswort Es war wieder viel Arbeit, bis diese Leiterplatte funktioniert hat. Aber im Gegensatz zur ersten Leiterplatte für die Frequenz bestimmenden Stufen sind auf dieser Leiterplatte deutlich weniger Fehler gewesen. Dadurch war die Inbetriebnahme einfacher. Bei der Inbetriebnahme dieses Röhrenteils bekam ich den Eindruck, dass die einzelnen Stufen und ihre Kopplungen noch nicht optimal sind. Das muss ich noch untersuchen und, wenn möglich, optimieren. Nur habe ich dafür noch nicht das nötige Gefühl, weil ich ja die Eigenschaften moderner Halbleiter besser kenne. Röhren verstärken nun mal nicht so viel. Das kann ich einfach noch nicht einschätzen. Aber es gibt ja auch Messgeräte. Darüber und über die ersten Empfangsberichte werde ich in einem weiteren Bericht informieren. Das vollständige Schaltbild dieses Röhrenteils habe ich ebenfalls als PDF-Datei auf meiner Homepage zum Download bereitgestellt. Auch dieses Mal freue ich mich wieder über sachliche Kritik und Anregungen von Euch. Habt Ihr Erfahrungen in der einen oder anderen Sache? Würdet Ihr etwas grundsätzlich anders machen? Und warum? Das interessiert mich sehr. Also schreibt mir einfach an meine -Adresse so wie bisher. Meine -Adresse lautet: werner.nitsche@gmx.de Euer Werner, < Zwischenbericht Röhren-Retro-Radio Phönix.doc> Seite 13 von 13