AFu-Kurs nach DJ4UF. Technik A17: Schaltungstechnik. Amateurfunkgruppe der TU Berlin. Stand

Transkript

1 Technik A17: Schaltungstechnik Amateurfunkgruppe der TU erlin Stand cbea This work is licensed under the reative ommons Attribution-Nonommercial-ShareAlike 3.0 License. Amateurfunkgruppe der Technische Universität erlin (AfuTU), 1 / 43

2 HF-Verstärker mit Röhren Abb. 1: TG313 (von NetzA ) 2 / 43

3 Abb. 2: Röhrenverstärker (von 4LW cp) 3 / 43

4 Wissenswertes zu Röhren PAs mit n haben höheren Wirkungsgrad als Transistorendstufen, da mit hohen Spannungen und geringen Strömen gearbeitet wird die meisten Verluste treten durch Ströme in den Spulen auf benötigt zur Arbeitspunkteinstellung am Gitter eine geringere Spannung als an der Katode dafür kann eine Konstantspannungsquelle oder ein Widerstand genutzt werden dient der Impedanzanpassung 4 / 43

5 as Abstimmen einer Röhren PAs mit n Abb. 3: Röhrenverstärker (von 4LW 1 ist für die Resonanz des Kreises verantwortlich; wird auch Abstimmkondensator, Plate oder Tune bezeichnet 2 dient der Einstellung der Lastimpedanz (LOA) Zuerst stellt man 1 und 2 auf max cp) 5 / 43

6 as Abstimmen einer Röhren PAs mit n Abb. 3: Röhrenverstärker (von 4LW cp) 1 auf ip im Anodenstrom stellen (Resonanz); ip heißt, der Strom ist am Minimum Nun mit 2 einen etwas höheren Anodenstrom einstellen (Leistung auskoppeln) Vorgang mit 1 und 2 wechselseitig wiederholen bis maximale Ausgangsleistung erreicht ist Nach dem Abstimmvorgang sollte noch ein ip von ca. 10% verbleiben 5 / 43

7 Röhrenverstärker abstimmen TG315 Welche edeutung und Funktion haben 1, 2 und L 1? Wie sind die edienknöpfe der beiden Kondensatoren an einer Endstufe wahrscheinlich beschriftet? Abb. 4: TG313 TG318 (von NetzA ) 6 / 43

8 Röhrenverstärker abstimmen TG315 An dem rehknopf für 1 steht Plate oder Plate, an dem für 2 steht Load oder Load. ie drei auelemente 1, 2 und L 1 bilden zusammen einen so genannten Pi-Tankkreis zur Anpassung der Ausgangsimpedanz der Röhre an die Antennenimpedanz. Abb. 4: TG313 TG318 (von NetzA ) 6 / 43

9 Röhrenverstärker abstimmen TG316 Wie wird die folgende Endstufe richtig auf die Sendefrequenz abgestimmt? Abb. 5: TG313 TG318 (von NetzA ) 7 / 43

10 Röhrenverstärker abstimmen TG316 Zum Abstimmen 1 und 2 auf maximale Kapazität stellen. 1 auf ip im Anodenstrom (Resonanz) stellen, dann mit 2 einen etwas höheren Anodenstrom einstellen (Leistung auskoppeln). Vorgang mit 1 und 2 wechselweise mehrmals wiederholen bis die maximale Ausgangsleistung erreicht ist. Nach dem Abstimmvorgang sollte ein ip von etwa 10% verbleiben. Abb. 5: TG313 TG318 (von NetzA ) 7 / 43

11 TG310 A L-Schaltungen unmittelbar vor und hinter einem HF- Leistungsverstärker dienen zur Verringerung der rücklaufenden Leistung bei Fehlanpassung. zur optimalen Einstellung des Arbeitspunktes nach etrag und Phase. zur optimalen Anpassung der Ein- und Ausgangsimpedanzen. zur Erhöhung des HF-Wirkungsgrades der Verstärkerstufe. 8 / 43

12 TG310 A L-Schaltungen unmittelbar vor und hinter einem HF- Leistungsverstärker dienen zur Verringerung der rücklaufenden Leistung bei Fehlanpassung. zur optimalen Einstellung des Arbeitspunktes nach etrag und Phase. zur optimalen Anpassung der Ein- und Ausgangsimpedanzen. zur Erhöhung des HF-Wirkungsgrades der Verstärkerstufe. 8 / 43

13 Abb. 6: TG311 TG312 (von NetzA ) 9 / 43

14 abgleichen zum Abgleich des Verstärkers wird eine 50Ω für UKW angeschlossen dann wird die Eingangsleistung erhöht, bis der Strom etwas ansteigt nun abwechselnd die Ausgangskondensatoren verstellen bis die Leistung etwa konstant bleibt danach wird der Vorgang mit den Eingangskondensatoren wiederholt dann wird die Eingangsleistung erhöht bis die Schaltung einen Strom von etwa 2, 7A aufnimmt (= Nennstrom der Schaltung) anschließend wird der Abgleich mit dem nun eingestellten Strom wiederholt um Eigenschwingungen zu vermindern kann man die Eingangsimpedanz des Transistors mit einem Widerstand dämpfen oder den Emitteranschluss mit einer Ferritperle versehen 10 / 43

15 in der Praxis Schaltung sollte in ein Metallgehäuse montiert werden am esten noch mit Trennwand hinter dem Transistor Verstärker arbeitet im -etrieb kann nur W und FM kein SS 11 / 43

16 TG312 Welche der nachfolgenden Aussagen trifft nicht für die Schaltung zu? A HF-Eingang und HF-Ausgang sind gleichspannungsfrei. 4, 5 und L 2 passen den Transistorausgang an die niederohmigere Ausgangsimpedanz an. 1, 2 und L 1 passen die hochohmigere Eingangsimpedanz an den Transistoreingang an. R 1 dient zur Arbeitspunkteinstellung des Transistors T / 43

17 TG312 Welche der nachfolgenden Aussagen trifft nicht für die Schaltung zu? A HF-Eingang und HF-Ausgang sind gleichspannungsfrei. 4, 5 und L 2 passen den Transistorausgang an die niederohmigere Ausgangsimpedanz an. 1, 2 und L 1 passen die hochohmigere Eingangsimpedanz an den Transistoreingang an. R 1 dient zur Arbeitspunkteinstellung des Transistors T / 43

18 Abb. 7: TG222 TG225 (von NetzA ) 13 / 43

19 für den SS-etrieb geeignet HF-Verstärker sollen möglichst verzerrungsfrei (linear) verstärken einen solchen Verstärker kann man mit zwei Transistoren im Gegentakt--etrieb aufbauen oder mit einem Transistor im A-etrieb bei kleinen Signalen arbeitet der Transistor dann im A-etrieb und bei größeren im -etrieb R 1 und R 2 bestimmen den Arbeitspunkt des Transistors der Schwingkreis L schafft eine doppelte Resonanztransformation das Verhältnis von 1 zu 2 bestimmt die Anpassung an die asis des Transistors die Mittelanzapfung an L 1 erzeugt den üblichen 50Ω Eingangswiderstand der Ausgang wird normal transformiert über L 2 zu L 3 14 / 43

20 TG222 A ei dieser Schaltung handelt es sich um einen Oszillator. Mischer. NF-Verstärker. HF-Verstärker. 15 / 43

21 TG222 A ei dieser Schaltung handelt es sich um einen Oszillator. Mischer. NF-Verstärker. HF-Verstärker. 15 / 43

22 TG223 A Welchem Zweck dient 5 in der folgenden Schaltung? Zur HF-Entkopplung. Zur Abstimmung. Zur Wechselstromkopplung. Zur Kopplung mit der nächstfolgenden Stufe. 16 / 43

23 TG223 A Welchem Zweck dient 5 in der folgenden Schaltung? Zur HF-Entkopplung. Zur Abstimmung. Zur Wechselstromkopplung. Zur Kopplung mit der nächstfolgenden Stufe. 16 / 43

24 TG224 Welchem Zweck dient die Anzapfung an L 1 in der folgenden Schaltung? A Sie dient zur Anpassung der Eingangsimpedanz der Stufe. Sie schützt die Verstärkerstufe vor wilden Schwingungen. Sie bewirkt die notwendige Entkopplung für den Schwingungseinsatz der Oszillatorstufe. Sie dient zur Erhöhung des HF-Wirkungsgrades der Verstärkerstufe. 17 / 43

25 TG224 Welchem Zweck dient die Anzapfung an L 1 in der folgenden Schaltung? A Sie dient zur Anpassung der Eingangsimpedanz der Stufe. Sie schützt die Verstärkerstufe vor wilden Schwingungen. Sie bewirkt die notwendige Entkopplung für den Schwingungseinsatz der Oszillatorstufe. Sie dient zur Erhöhung des HF-Wirkungsgrades der Verstärkerstufe. 17 / 43

26 TG225 A Welchem Zweck dient 2 in der folgenden Schaltung? Zur Festlegung der HF-Kopplung. Zur Verhinderung der Schwingneigung. Zur Gleichstromentkopplung. Zur Unterdrückung von Oberwellen. 18 / 43

27 TG225 A Welchem Zweck dient 2 in der folgenden Schaltung? Zur Festlegung der HF-Kopplung. Zur Verhinderung der Schwingneigung. Zur Gleichstromentkopplung. Zur Unterdrückung von Oberwellen. 18 / 43

28 er etektorempfänger Abb. 8: TJ601 (von NetzA ) 19 / 43

29 Aufbau von Spulen und Kondensatoren sind temperaturabhängig Spulen dehnen sich aus, dadurch steigt ihr Querschnitt und die Induktivität deshalb nutzt man dafür Kondensatoren mit negativen Temperaturkoeffizienten, wie z.. Styroflexkondensatoren dies alles beeinflusst die Frequenz also, weg von Wärmequellen! extra stabilisierte Spannungsversorgung verhindert ein Verzerren der Frequenz durch den Transistor und immer gut schirmen 20 / 43

30 T611 A hirp ist eine Form der Frequenzinstabilität. Es wird hervorgerufen durch Phasensprung der Oszillatorfrequenz durch zu steile Flanken des Tastsignals. Frequenzänderungen des Oszillators, weil die Tastung auf der falschen Stufe erfolgt. Frequenzänderungen des Oszillators z.. durch zu schwach ausgelegte Stromversorgung. Kontaktprellungen am Tastrelais. 21 / 43

31 T611 A hirp ist eine Form der Frequenzinstabilität. Es wird hervorgerufen durch Phasensprung der Oszillatorfrequenz durch zu steile Flanken des Tastsignals. Frequenzänderungen des Oszillators, weil die Tastung auf der falschen Stufe erfolgt. Frequenzänderungen des Oszillators z.. durch zu schwach ausgelegte Stromversorgung. Kontaktprellungen am Tastrelais. 21 / 43

32 TG209 A eim au eines VFO sollte die Spule so fest wie möglich um einen Kern aus rostfreiem Stahl gewickelt werden. locker um einen Keramikkern gewickelt werden. neben einem Ventilator angebracht werden, um sie zu kühlen. in einer Position angeordnet werden, die möglichst geringen Temperaturschwankungen unterworfen ist. 22 / 43

33 TG209 A eim au eines VFO sollte die Spule so fest wie möglich um einen Kern aus rostfreiem Stahl gewickelt werden. locker um einen Keramikkern gewickelt werden. neben einem Ventilator angebracht werden, um sie zu kühlen. in einer Position angeordnet werden, die möglichst geringen Temperaturschwankungen unterworfen ist. 22 / 43

34 TK106 A Alle Geräte, die HF-Ströme übertragen, sollten möglichst gut geschirmt sein. nicht geerdet sein. über das Stromversorgungsnetz geerdet sein. durch Kunststoffabdeckungen geschützt sein. 23 / 43

35 TK106 A Alle Geräte, die HF-Ströme übertragen, sollten möglichst gut geschirmt sein. nicht geerdet sein. über das Stromversorgungsnetz geerdet sein. durch Kunststoffabdeckungen geschützt sein. 23 / 43

36 TF404 A ie Spule, die estandteil des frequenzbestimmenden Elementes eines VFO ist, sollte eine solide mechanische Konstruktion aufweisen. aus Widerstandsdraht bestehen. freitragend sein. um einen Stahlkern gewickelt sein. 24 / 43

37 TF404 A ie Spule, die estandteil des frequenzbestimmenden Elementes eines VFO ist, sollte eine solide mechanische Konstruktion aufweisen. aus Widerstandsdraht bestehen. freitragend sein. um einen Stahlkern gewickelt sein. 24 / 43

38 ie Ro hren PA mit im Prinzip ist die ein Widerstand fu r hohe Frequenzen und Leistungen dabei soll sie wenig kapazitive und noch wichtiger wenig induktive Anteile haben gut eignen sich Schichtwidersta nde Aufbau als Widerstandskaskade mit 50Ω Abb. 9: antenna fu r bis zu 1kW Gerry Ashton Linearversta rker etektorempfa nger (von cba) 25 / 43

39 TJ708 A Für den au einer ummy Load wurden Schichtwiderstände von 150 Ohm / 1 Watt verwendet. Jeweils vier Widerstände wurden in Serie geschaltet und durch Parallelschaltung dieser Serienschaltungen wurden zirka 50 Ohm erreicht. Wie viele Widerstände wurden insgesamt benötigt und welche auerleistung verträgt die ummy Load? gesamt 48 Widerstände, 12 Watt gesamt 48 Widerstände, 48 Watt gesamt 12 Widerstände, 48 Watt gesamt 16 Widerstände, 16 Watt 26 / 43

40 TJ708 A Für den au einer ummy Load wurden Schichtwiderstände von 150 Ohm / 1 Watt verwendet. Jeweils vier Widerstände wurden in Serie geschaltet und durch Parallelschaltung dieser Serienschaltungen wurden zirka 50 Ohm erreicht. Wie viele Widerstände wurden insgesamt benötigt und welche auerleistung verträgt die ummy Load? gesamt 48 Widerstände, 12 Watt gesamt 48 Widerstände, 48 Watt gesamt 12 Widerstände, 48 Watt gesamt 16 Widerstände, 16 Watt 26 / 43

41 Abb. 10: Netzteil aus T306 (von NetzA ) Wie funzt das? ie Ausgangsspannung wird als Vergleich zur Transistorsteuerung genommen Fixe Ausgangspannung Z-iodenspannung + 0, 6V U E für T 2 U A sinkt (bei höherer elastung) I,T 2 sinkt (und leitet weniger) sinkt (durch verminderten Kollektorstrom an T2) U,T 1 steigt U R1,R 2 T 1 leitet besser U A steigt 27 / 43

42 Festspannungsregler Abb. 11: T319 (von NetzA ) viel freundlicher im Umgang als z.. die Z-iodenschaltung benötigen nur noch Kondensatoren drum herum brauchen etwa 15% mehr Eingangsspannung als sie stabilisieren sollen sollte der Regler mal zu wenig Strom liefern, kann er mit einem Transistor erweitert werden auteil: 78xx-Serie (und 79xx für negative Spannungen) 28 / 43

43 T319 Welche Ausgangsspannung entsteht mit folgender Spannungsregler-Schaltung? A 6 V 8,9 V 18 V 14,9 V 29 / 43

44 T319 Welche Ausgangsspannung entsteht mit folgender Spannungsregler-Schaltung? A 6 V 8,9 V 18 V 14,9 V er Trick: am Mittelanschluss wird ein höheres Potenzial zum Vergleich angelegt. 6V von 7806 fallen auch über die 560Ω ab. Strom von 10, 7mA entsteht. Fließt durch 270Ω, wo 2, 89V entstehen, die zu den 6V dazu addiert werden. 29 / 43

45 T312 A ie Ausgangsspannung zwischen A und in der Schaltung beträgt ungefähr 5,6 Volt. 11,2 Volt. 6,2 Volt. 5 Volt. 30 / 43

46 T312 ie Ausgangsspannung zwischen A und in der Schaltung beträgt ungefähr A 5,6 Volt. 11,2 Volt. 6,2 Volt. 5 Volt. Z-iode stabilisiert auf 5, 6V. Transistor braucht 0, 6V. 30 / 43

47 Abb. 12: aus T317 (von NetzA ) will man den Trafo in einem Netzteil verkleinern, braucht man höhere Spannungen Lösung des Problems: man richtet die Wechselspannung gleich, zerhackstückelt diese dann per elektronischen Schalter, transformiert sie dann und richtet sie wieder gleich Schaltfrequenzen gehen bis in den MHz-ereich erzeugt dafür aber Oberwellen, die auf KW stören können 31 / 43

48 T317 A Welche Funktion hat der lock E bei einem? Er wandelt die Wechselspannung in Gleichspannung um. Er soll bei Überspannungen den Transformator schützen. Es ist ein elektronischer Schalter zur Pulsweitensteuerung. Er dient als Puls-Gleichrichter in dieser Schaltung. 32 / 43

49 T317 A Welche Funktion hat der lock E bei einem? Er wandelt die Wechselspannung in Gleichspannung um. Er soll bei Überspannungen den Transformator schützen. Es ist ein elektronischer Schalter zur Pulsweitensteuerung. Er dient als Puls-Gleichrichter in dieser Schaltung. 32 / 43

50 Was für die astler Immer an die Abschirmung denken! am besten Metallgehäuse nutzten braucht das Gerät Netzspannung, muss das gesamte Gehäuse geerdet werden bei HF-Verstärkern in der Versorgung auch noch die HF rausfiltern 33 / 43

51 T316 ei der Verbindung der Stromversorgung mit HF- Leistungsverstärkern ist A eine Schutzdiode vorzusehen. eine separate Erdung vorzusehen. eine zusätzliche Schmelzsicherung vorzusehen. eine genügende HF-Filterung vorzusehen. 34 / 43

52 T316 ei der Verbindung der Stromversorgung mit HF- Leistungsverstärkern ist A eine Schutzdiode vorzusehen. eine separate Erdung vorzusehen. eine zusätzliche Schmelzsicherung vorzusehen. eine genügende HF-Filterung vorzusehen. 34 / 43

53 TF408 Um Einrichtungen mit einem Klappdeckel aus Metall möglichst gut abzuschirmen, empfiehlt es sich, das Scharnier A mit einem guten Erdband zu überbrücken. das Halteband mit einer Ferritperle zu versehen. mit einem Polystyrol-Kondensator abzublocken. mit einem Kunststoffhalter zu versehen. 35 / 43

54 TF408 Um Einrichtungen mit einem Klappdeckel aus Metall möglichst gut abzuschirmen, empfiehlt es sich, das Scharnier A mit einem guten Erdband zu überbrücken. das Halteband mit einer Ferritperle zu versehen. mit einem Polystyrol-Kondensator abzublocken. mit einem Kunststoffhalter zu versehen. 35 / 43

55 TF419 A ie Stabilität des lokalen Oszillators einer Sende-/Empfangsanalage ist teilweise von einer robusten mechanischen Konstruktion abhängig. der Verwendung von Tantalkondensatoren für die frequenzbestimmenden Teile abhängig. der Verwendung von Widerstandsdraht für die Spule abhängig. einer niederohmigen Gleichstromversorgung des VFO abhängig. 36 / 43

56 TF419 A ie Stabilität des lokalen Oszillators einer Sende-/Empfangsanalage ist teilweise von einer robusten mechanischen Konstruktion abhängig. der Verwendung von Tantalkondensatoren für die frequenzbestimmenden Teile abhängig. der Verwendung von Widerstandsdraht für die Spule abhängig. einer niederohmigen Gleichstromversorgung des VFO abhängig. 36 / 43

57 TG514 A Um die Gefahr von Eigenschwingungen in HF-Schaltungen zu verringern, sollten die Abschirmungen der einzelnen Stufen nicht miteinander verbunden werden. sollte jede Stufe gut abgeschirmt sein. sollten die etriebsspannungen den einzelnen Stufen mit koaxialen oder verdrillten Leitungen zugeführt werden. sollte jede Stufe eine eigene stabilisierte Stromversorgung haben. 37 / 43

58 TG514 A Um die Gefahr von Eigenschwingungen in HF-Schaltungen zu verringern, sollten die Abschirmungen der einzelnen Stufen nicht miteinander verbunden werden. sollte jede Stufe gut abgeschirmt sein. sollten die etriebsspannungen den einzelnen Stufen mit koaxialen oder verdrillten Leitungen zugeführt werden. sollte jede Stufe eine eigene stabilisierte Stromversorgung haben. 37 / 43

59 TF427 A Um unerwünschte Abstrahlungen auf ein Minimum zu beschränken, sollte eine Mischstufe gut abgeschirmt sein. niederfrequent entkoppelt werden. nicht geerdet werden. mit gut gesiebter Gleichspannung gespeist werden. 38 / 43

60 TF427 A Um unerwünschte Abstrahlungen auf ein Minimum zu beschränken, sollte eine Mischstufe gut abgeschirmt sein. niederfrequent entkoppelt werden. nicht geerdet werden. mit gut gesiebter Gleichspannung gespeist werden. 38 / 43

61 TG306 A ie Ausgangsanpassschaltung und das Filter eines HF- Verstärkers im -etrieb sollten in einem auf Masse liegenden Metallkasten untergebracht werden. hinter dem Verstärker aufgestellt werden, um die Kühlung zu verbessern. vor dem Verstärker eingebaut werden. direkt an der Antenne befestigt werden. 39 / 43

62 TG306 A ie Ausgangsanpassschaltung und das Filter eines HF- Verstärkers im -etrieb sollten in einem auf Masse liegenden Metallkasten untergebracht werden. hinter dem Verstärker aufgestellt werden, um die Kühlung zu verbessern. vor dem Verstärker eingebaut werden. direkt an der Antenne befestigt werden. 39 / 43

63 TF429 A Um unerwünschte Abstrahlungen eines Oszillators zu vermeiden, sollte er niederohmig HF-entkoppelt sein. er nicht abgeschirmt werden. er in einem Metallkasten untergebracht werden. die Speisespannung gesiebt sein. 40 / 43

64 TF429 A Um unerwünschte Abstrahlungen eines Oszillators zu vermeiden, sollte er niederohmig HF-entkoppelt sein. er nicht abgeschirmt werden. er in einem Metallkasten untergebracht werden. die Speisespannung gesiebt sein. 40 / 43

65 TG218 A Stufen, in denen Harmonische erzeugt werden, sollten sehr gute Mantelwellenfilter enthalten. sehr sorgfältig abgeschirmt sein. in Polystyrol eingegossen werden. eine besonders gesiebte Spannungsstabilisierung erhalten. 41 / 43

66 TG218 A Stufen, in denen Harmonische erzeugt werden, sollten sehr gute Mantelwellenfilter enthalten. sehr sorgfältig abgeschirmt sein. in Polystyrol eingegossen werden. eine besonders gesiebte Spannungsstabilisierung erhalten. 41 / 43

67 TL101 A In ezug auf EMV sollten Vervielfacherstufen gut abgeschirmt sein. eine besonders abgeschirmte Spannungsversorgung erhalten. in Kunststoff eingehüllt sein. nur kapazitive Auskopplungen enthalten. 42 / 43

68 TL101 A In ezug auf EMV sollten Vervielfacherstufen gut abgeschirmt sein. eine besonders abgeschirmte Spannungsversorgung erhalten. in Kunststoff eingehüllt sein. nur kapazitive Auskopplungen enthalten. 42 / 43

69 TL102 A Um eine Amateurfunkstelle in ezug auf EMV zu optimieren sollten alle Einrichtungen mit einer guten HF-Erdung versehen werden. sollte der Sender mit der Wasserleitung im Haus verbunden werden. sollten alle schlechten Erdverbindungen entfernt werden. sollten die Wasserleitungsanschlüsse aus Polyäthylen zur Isolation vorgesehen werden. 43 / 43

70 TL102 A Um eine Amateurfunkstelle in ezug auf EMV zu optimieren sollten alle Einrichtungen mit einer guten HF-Erdung versehen werden. sollte der Sender mit der Wasserleitung im Haus verbunden werden. sollten alle schlechten Erdverbindungen entfernt werden. sollten die Wasserleitungsanschlüsse aus Polyäthylen zur Isolation vorgesehen werden. 43 / 43

71 /Links [1] AR Online-Lehrgang Lektion A17: [2] Fragenkatalog undesnetzagentur Technik Klasse A: de/sharedocs/ownloads/e/sachgebiete/telekommunikation/unternehmen_ Institutionen/Frequenzen/Amateurfunk/Fragenkatalog/ TechnikFragenkatalogKlasseAf252rId9014pdf.pdf? blob=publicationfile&v=3 [3] Freie Inhalte (K0TU): 43 / 43