Oscilační obvod, bezdrátový mikrofon

Zpráva

tomlib · #1 Příspěvek od **tomlib** » 08 zář 2023, 11:14

Dobrý den, koupili jsme si se synem tuhle stavebnici bezdrátového mikrofonu, ale nevím, jak mu mám zapojení vysvětlit. Mým téměř laickým okem, se jedná o zapojení zesilovače, který má v kolektoru tranzistoru rezonanční LC obvod. Já si ale nedovedu vysvětlit, co v něm udržuje stálé kmity. Někde jsem se dočetl, že tyto obvody působí jako pásmové propusti (?). Jinde, že se zapojují do zpětné vazby a rezonují. Zde žádnou takovou zpětnou vazbu ale nevidím a není mi úplně přesně jasná funkce kondenzátoru paralelně k tranzistoru, která ale asi s principem zapojení přímo nesouvisí. Mohl by se to pokusit někdo stručně a pochopitelně vysvětlit kdo tomu rozumí, někomu kdo tomu zase tak moc nerozumí? Zapojení tak jak je funguje.

Zmije · #2 Příspěvek od **Zmije** » 08 zář 2023, 12:12

Oscilátor je varianta Colpitsova zapojení SB - tranzistor pracuje v zapojení se společnou bází. Pro VF signál je báze uzemněna C3. Emitor je vstup VF signálu, kolektor výtup. Zpětná vazba jde z výstupu (kolektor) na vstup (emitor) přes kapacitní dělič C5/C6. Některé varianty tohoto zapojení C6 (někdy ani C5) nemají, protože se spoléhá na parazitní kapacitu C-E. C1 zajišťuje dobré uzavření VF obvodu. R2 a R3 nastavují pracovní bod tranzistoru. Modulace funguje na principu změny reaktance tranzistoru posunem pracovního bodu výstupem mikrofonu. Modulace není čístá FM ale kombinace AM a FM. Některá zapojení mají modulaci vylepšenou varikapem. Frekvence nosné je určena zejména indukčností L1 a kapacitou C4, ale trochu i dalšími kapacitami včetně parazitních tranzistoru, to umožňuje modulaci.

Asi nejjednodušší varianta tohoto zapojení je zde
https://www.belza.cz/hf/bug.htm

HF_Tech · #3 Příspěvek od **HF_Tech** » 08 zář 2023, 12:40

Ono to zapojení není úplně dobře. Nožička C6 by měla být zapojena na + místo na -. Nebo Blokovací kondenzátor C1 by měl být 1N - protože 100N s drátovými vývody na 100MHz nic nezablokuje a pak má zapojení velice špatnou stabilitu a nechce oscilovat. U některých tranzistorů je kondenzátor mezi E a C zbytečný, kmitá a moduluje to lépe bez něho.
Nějaká teorie k tomu je v knížce od Vackáře Oscilátory. V době vzniku to mělo výhodu, že to kmitalo na podstatně větším kmitočtu než zapojení se společným emitorem jako jsou varianty armstrongova oscilátoru.

Zmije · #4 Příspěvek od **Zmije** » 08 zář 2023, 13:38

Lepší by to bylo (C6 na +). 1 nF vs. 100 nF je při dnešních materiálech jedno, dráty mohou mít stejně dlouhé oba. U těchto zapojení se bavit o stabilitě

K vidění je lecos (viz google "simple fm transmitter schematic")

tomlib · #5 Příspěvek od **tomlib** » 08 zář 2023, 17:30

Já tam ale tu zpětnou vazbu pořád nevidím. Vidím zesilovač s LC obvodem v kolektoru. Tj. při zapnutí by vznikl 1 tlumený kmit. Proč to ale kmitá pořád. Zpětná vazba by musela být přivedena nějak na vstup toho zesilovače tedy na bázi. Vidím, že to asi nepochopím. Mám málo zkušeností. Zkusím si najít v knihovně tu knížku.

Přesto děkuji.

xsc · #6 Příspěvek od **xsc** » 08 zář 2023, 17:33

Ještě jednou. Z hlediska vf je to zapojení se společnou bází. Báze je tedy kondenzátorem uzemněna a zpětná vazba je zavedena z kolektoru do emitoru pomocí C5.

Crifodo · #7 Příspěvek od **Crifodo** » 08 zář 2023, 17:55

Zmije píše:Frekvence nosné je určena zejména indukčností L1 a kapacitou C4, ale trochu i dalšími kapacitami včetně parazitních tranzistoru

Plus parametry antény, přes vazební kapacitu je to pro oscilační obvod zátěž, když se povede na pracovním kmitočtu λ/4, tak v podobě činného odporu.
Pro uvedené zapojení by byla kapacita vhodnější menší, tak 3p3 a anténa delší, ale u téhle aplikace se na dosah až tak nehraje. Kmitočet taky ujíždí s napájecím napětím, je víc než vhodné aby přijímač měl účinné AFC aby se to dalo prakticky použít.

#8 Příspěvek od **EKKAR** » 08 zář 2023, 18:03

tomlib píše:Já tam ale tu zpětnou vazbu pořád nevidím. Vidím zesilovač s LC obvodem v kolektoru. Tj. při zapnutí by vznikl 1 tlumený kmit. Proč to ale kmitá pořád. Zpětná vazba by musela být přivedena nějak na vstup toho zesilovače tedy na bázi. Vidím, že to asi nepochopím. Mám málo zkušeností. Zkusím si najít v knihovně tu knížku.

Přesto děkuji.

Jak je ti tady vysvětlovaný, je to zapojení se společnou bází - to zároveň znamená, že báze je vývod společnej pro vstup i výstup. U zapojení se společnou bází = SB je vstupní elektrodou tranzistoru emitor a výstupní kolektor. Oscilační vazbu proto dělá kondík mezi kolektorem a emitorem.

Když bych ti měl principiálně hooodně zjednodušeně vysvětlit jak takový ovlivňování tranzistoru probíhá, tak si představ nějaký zařízení, který je poháněný hydraulickým čerpadlem - ale zařazeným tak, že ta pumpa odsává kapalinu z nádrže přes to poháněný zařízení. Ta pumpa má stálý otáčky a stálej výkon, ale množství kapaliny který odsaje je regulovaný škrticí klapkou NA JEJÍM VÝTLAKU. Když tam to přiškrtíš, klesne množství pumpou odsávaný kapaliny a poháněný zařízení dostane míň výkonu. Já vím, je to přirovnání kulhající na všechny nohy co jich má a v praxi by to byl naprostej nesmysl, ale je to nejnázornější. Původně výstupní elektroda tranzistoru <=> výtlak čerpadla se tím vnějším ovlivňováním stane vstupem zesilovače. Dá se tím i vysvětlit, proč tak zapojenej tranzistor má zešílení menší než 1 a když zabrousíš trošku hloub do fyziky pevný fáze, najdeš vysvětlení i pro ten fakt, že v zapojení SB má tranzistor nejvyšší použitelnou frekvenci Ft = proto taky jdou používat tranzistory vyráběný staršíma technologiema i v pásmu FM, i když jejich tranzitní kmitočet v nejtradičnějším zapojení SE = se společným emitorem do něj nedosahuje - ale v zapojení SB "to stíhaj".

HF_Tech · #9 Příspěvek od **HF_Tech** » 08 zář 2023, 18:11

Polopaticky - je to zapojení zesilovače se společnou bází. Pro vf signál je báze zablokována kondenzátorem C3. Vstup zesilovače je na emitoru tranzistoru a výstup na kolektoru. LC obvod je zatěž.
Pro nf signál se C3 neuplatní. A modulace se uskutečnuje změnou kapacit uvnitř tranzistoru v závislosti na signálu z mikrofonu.

danhard · #10 Příspěvek od **danhard** » 08 zář 2023, 18:48

Obávám se, že SITR1 i přes vysvětlení "odborníků" fungovat nebude :roll:

Kremik · #11 Příspěvek od **Kremik** » 08 zář 2023, 19:16

Pokusím se to stručně vysvětlit. Musíš brát v úvahu vlastnosti té cívky. V okamžiku připojení napětí má velký indukční odpor, takže tranzistor nemá problém sepnout až do saturace. Na cívce se tedy objeví skoro 3V, přestože je to vlastně jen kus drátu s malým odporem. Proud cívkou však rychle narůstá a tranzistor otevřený přes odpor 47k už takový proud nedokáže odvést. Z oblasti nasycení se tak dostává do lineární oblasti a stane se z něj zdroj proudu. Na cívce je však v počátku tohoto okamžiku pořád téměř plné napětí, tedy skoro 3V. Protože je však stále "vodivější" a tranzistor už ten proud nestačí odvádět, napětí na cívce začne klesat, tedy napětí na kolektoru tranzistoru se začne zvedat. Cívka je nyní "nejsilnější" a přes C5 zvedá napětí i na emitoru. Napětí na bázi se však téměř nezvedá, protože ho drží C3 (má mnohem větší kapacitu než C5). Tím se napětí na EB přechodu sníží natolik, že tranzistor se zcela uzavře. Jakoby na okamžik úplně zmizel. "Rozjetou" L1 nic nedrží a tak si s kondem C4 (v součinnosti ještě s ostatními kondy a anténou, ale ty si klidně odmysli) krásně rezonančně kmitne. Napětí na jejím dolním konci (tedy na kolektoru) se přehoupne až nad napájecí napětí, aby pak zase pod něj kleslo. Cívka by postupně dokmitala tlumenými kmity a děj by se zastavil, ovšem když její napětí klesá, přes kond C5 tlačí dolů i emitor, který až dostatečně klesne, znovu otevře tranzistor. Ten pomůže cívce aby její napětí ještě více kleslo, vzrůstající proud však dlouho neudrží a celý děj se tak neustále opakuje.

#12 Příspěvek od **EKKAR** » 08 zář 2023, 19:30

Hlavní úkol pro pochopení funkce oscilátoru s tímhle zapojením tranzistoru je kompletně se oprostit myšlenky, že jedinou možnou vstupní elektrodou tranzistoru je báze. Kdo tohle dokáže vstřebat, pochopí i to ostatní mnohem snáz. Jde totiž o to, že vlastní zesilování uvnitř struktury tranzistoru se jeho zapojením nemění, pořád jde o transfer nosičů náboje přes 2 přechody PN mezi kolektorem a emitorem ovlivňovanej množstvím aktivních nosičů v oblasti báze (a bázově-emitorovýho přechodu), akorát to množství těch aktivních nosičů a jejich pokles nebo nárůst počtu je v zapojení SB ovlivňovanej zvenku ze strany emitoru, ne báze. Asi jako by se spalovací motor reguloval škrticí klapkou - ale ve vejfukovým potrubí, ne v sacím. Je to fakt jenom zdánlivej nesmysl, v elektronice to tak funguje - i včetně tý horší energetický účinnosti, kterou ale vyrovnávají jiný kladný vlastnosti takovýho zapojení.

danhard · #13 Příspěvek od **danhard** » 08 zář 2023, 20:25

Je to Colpittsův oscilátor a rozkmitá se šumem.

Není zapotřebí řešit konspirační teorie s přechodovým jevem po zapnutí

ransom · #14 Příspěvek od **ransom** » 08 zář 2023, 20:57

Někdy pro lepší pochopení stačí překreslit zapojení se společnou bází tak, že se symbol tranzistoru otočí o 90° bází dolů. Tak jak se to kreslívalo ve vf části přijímačů.

Mikras · #15 Příspěvek od **Mikras** » 08 zář 2023, 21:22

Zkusil bych to vysvětlit ještě trochu jinak. Jak je to se saturací a "mizením" tranzistoru teoreticky vysvětlit neumím, ale dalo by se říct, že prvotní proudový impuls po zapnutí oscilátoru je kondenzátorem C5 přiveden z kolektoru na emitor, což způsobí, že dojde ke změně napětí BE. Představ si to tedy tak, jako by byl emitor stabilní a na bázi se objeví v protifázi přivedený impuls. Tranzistor ten impuls zesílí, ten se opět přivede na emitor a už to kmitá. Jedná se prakticky o kladnou zpětnou vazbu. Bude v tom hrát roli fázový posun pulsu přes C5 a ten "invertovaný" puls na bázi (zvedne-li se napětí na emitoru, je to jakoby kleslo na bázi - vůči emitoru). A toto všechno způsobí rozkmitání v rezonanci L1/C4.