W7IUV předzesilovač

Každý kdo si postavil anténu K9AY nebo beverage dojde časem k tomu, že začne uvažovat o vhodném předzesilovači.

Začne hledat na netu a zcela zákonitě narazí na předzesilovač od Larryho W7IUV.

Larry uveřejnil schéma a doplnil ho posléze po skušenostech a měřeních o další revize. Já jsem konkrétně našel Revizi 5 v pdf-ku.

http://www.w7iuv.com/

Začetl jsem se a začal jsem porovnávat moji verzi, kterou jsem postavil a provozoval. No a semínky pochybnostíbylo zaseto. Jak to tedy je s použitým materiálem na transformátor, jak je to s hodnotami součástek v obvodu, jaké jsou dosažené parametry?

Když si to tak promítnu zpátky, tak dokud jsem žil ve sladké nevědomosti, tak mi bylo fajn. V okamžiku, kdy jsem začal měřit a hrát si, tak jsem nad tím strávil desítky hodin práce, popravil jeden tranzistor, abych zjistil, že bez chladiče se to skutečně provozovat nedá a že hodnoty součástek jak je doporučuje autor nejsou jen výmyslem, ale hodnoty jsou podloženy měřením.

Objevil jsem na internetu několik variant co se týče hodnot součástek.

Samotný autor se o součástkách, respektive o hodnotách rezepisuje poněkud podrobněji, dovolil jsem si přeložit to málo, coje o jednotlivých součátkách psáno v originálu autorem, aby si každý udělal představu o tom, jakou chybu může udělat, když mávne rukou nad jím použitou hodnotou.

Kondenzátor C1,C2,C3,C4,C7 - 100nF / 50V, keramika, pokud máme plastové kostičky s dobrými VF vlastnostmi, je možné je také použít

Kondenzátor C5 - 1mikro / 50V, blokovací, není kritický, můžete použít od keramiky přes tantal a konče plastikovou kostičkou

Kondenzátor C6 - 4,7 až 22mikro / 50V, blokovací, hodnota není kritická, preferujte tantal, ale i kvalitní elektrolyt bude stačit

odpor R1 - 1000 ohmů, 1/4 watový typ, s přesností 1%, je součástí obvodu pro nastavení klidového proudu, hodnota je poněkud kritcká pro optimální výkon, 2% metal oxidový lze v případě nouze použít, ale z řady s 5% se už musí vybírat s pomocí ohm/metru, pokud jste zoufalci a není jiná možnost

odpor R2 - 3300 ohmů, 1/4 watový typ, opět je součástí obvodu pro nastavení klidového proudu, v tomto případě je ale hodnota odporu určující velikost klidového proudu a tak hodnota 3k3 je informační a při uvedení předzesilovače do provozu se může měnit, tímto odporem se nastavuje klidový proud na hodnotu doporučenou autorem

odpor R3 - 680 ohmů, 1/4 watové provedení, opět s přesností 1%, autor upozorňuje aby se zásadně neměnila hodnota součástky, o přesnosti platí totéž co o odporu R4, tato součástka ovliňuje jak klidový proud, tak i zpětnou vazbu a je to kritická součástka svojí hodnotou, jakákoliv změna hodnoty součástky negativně ovlivní všechny parametry

odpor R4 - 6,8 ohmů, 1/4 watový typ, s přesností 1%, provedení metal oxid, jedná se o kritickou součástku, která ovlivňuje pracovní bod, zisk, vstupní impedanci a OIP3. Autor upozorňuje, aby se hodnota součástky zásadně neměnila, je třeba skutečně použít přesnost 1%, v nouzi i 2% toleranci, zoufalci budou opět vybírat z několika odporů na ohm/metru

odpor R5 - 12 ohm, 1/4 watové provedení, opět s přesností 1%, opět se jedná o součástku vlivňující nastavení pracovního bodu, autor upozorňuje aby se zásadně neměnila hodnota součástky, o přesnosti platí totéž co o odporu R4

K vlastnímu aktivnímu prvku, to jest k tranzistoru autor píše, že preferuje typ 2N5109, ale i 2N3866 je vyhovujícím typem. Lze použít i DCP68. Dokonce lze použít i 2N2219, ale ten je šumově horší o 2dB oproti typu 2N5109. U každého tranzistoru je třeba ale nastavit pracovní bod.

Co se týče materiálu, respektive provedení transformátoru, tak v této revizi autor doporučuje materiál typ 75, označení FT50-75 a to 2x 5závitů bifilárně, oproti starším revizím tohoto
oblíbeného předzesilovače, kde je jako transformátor použit materiál 43, označení FT50-43 s 2x10 závity bifilárně, zmiňuje se o dramaticky jiných hodnotách IMD dosažených s jádrem z materiálu 75, které je lepší.

Autor se také v textu zmiňuje o napájecím napětí, které u starších revizí bylo 12V, kdežto u této verze je třeba napětí mírně vyšší, v rozmezí od 12,6V do 13,6V.

Tolik zatím k textu autora. Originál si jistě každý stáhne, ale aby si každý udělal obrázek to postačuje.

Objednal jsem tedy prokovené destičky od Karla OK2ZI a posléze i další k beverage anténám.

Osadil jsem zkušebně 3 kousky.

Nakonec pro měření vlastností jsem ale použil jen jednu destičku, abych ověřil v jednom a tom samém zapojení změny, které jsou zkoušel, destička respektive její návrh není kritický, od proškrábnutého motivu, až po prokovené, prakticky cokolik, ostatně je to jen držák součástek.

Důležité je osadit chladič na tranzistor, skutečně hřeje a vyzkoušel jsem si jeden popravit,
když jsem obvod zavřel do plastové elektroinstační krabice bez chlazení.

Osadil jsem součástky dle doporučení autora, skutečně jsem je vybral na toleranci a hurá na
měření

Ziskově se předzesilovač choval jak měl, co do zisku a maximálního použitelného kmitočtu, naprosto v pořádku, obvod tedy fungoval. Porovnával jsem s obrázky na webech těch, kteří již tento LNA měřili a uveřejnili obrázky ze svých měření.

Zajímalo mne ale, jake je to s tím feritem na výstupu, co se týče dosažených hodnot OIP3.

Tady jsem se ale dopustil vlastní chyby, vlastní horlivostí jsem zapomněl na to, že v obvodu je ještě malé relátko a když jsem pohledem na zdroj viděl odběr 75mA, tak jsem to bral jako právně nastavenou hodnotu, protože autor doporučuje hodnotu 75mA +/- 5mA jako kritickou hodnotu nastavení pracovního bodu, bohužel odběr relátka 20mA jsem si později ověřil a tak jsem neměl správně nastavený pracovní bod, proto mě zaráželo,že když jsem měnil transformátor na výstupu z různých materiálů a provedení,nebyl jsem absolutně schopen dosáhnout hodnot P1dB ani OIP3 které naměřil autor, z čehož jsem byl hodně rozčarován, vkládal jsem do obvodu feritové transformátory z toroidů FT50-43 s vinutím 2x10 závitů, pak dvouotvorové jádro z materiálu 73 s vinutím 2x8 závitů, pak FT50-75 s 2x5závitů a jako referenční jsem vyzkoušel i český materiál N1 žlutý z Prametu Šumperk s průměrem 10mm, stále se ale nedařilo dosáhnout požadovaných hodnot,prakticky jsem bez ohledu na materiál naměřil stejné křivky hodnot OIP3, což mě zarazilo, ale zaostával jsem o hodně dB za hodnotami, které naměřil autor, chodil jsem kolem předzesilovače ve snaze tomu přijít na kloub, ale vzápětí jsem na to přišel a změnou hodnoty odporu R2 jsem nastavil správný proud.

Osadil jsem si místo odporu malý trimr a otáčením jsem nastavoval proud tranzistoru, v té době jsem měl obvod připojený ke spektrálnímu analyzátoru a jasně viděl co se v obvodu děje na výstupu a viděl jsem jak stoupají a klesají hodnoty IMD3, byl jasně vidět bod, který odpovídal proudu 75mA, směrem dolů pod tuto hodotu až někam ke 40mA a směrem nahoru až někam na 100mA jsem sledoval co se děje a když to člověk vidí a může si na ty hodnoty jak se říká sáhnout, tak se nestačí divit.

K tomu zjištění bych poznamenal asi tolik, dokud člověk žije ve sladké nevědomosti, je vlastně spokojen s tím co má a nepátrá dál, prostě provozuje to co má na stole a nehledá, nezjišťuje, neměří a hlavně neutrácí svůj čas.

Já jsem se do toho tak ponořil, že jsem nad měřením strávil více jak týden po nocích a vlastně jsem jen ověřil to,co autor publikoval jako správné a fungující a doporučil to široké veřejnosti k provozování.

Prakticky hodnota proudu tekoucího obvodem je dá se říci hlavním kriteriem pro dosažení vysokého OIP3, s čímž souvisí hodnoty součástek, které autor doporučil.

Takže jsem změřil hodnotu odporu na trimru, poskládal jsem ji z kombinace odporů a zapájel takto do obvodu a rázem bylo měření o něčem jiném a děli se věci.

Napájecí napětí jsem měl nastavené na hodnotu 13V.

Abych nemusel neustále přepočítávat hodnoty, spustil jsem si program APP Cad

a vkládal hodnoty mnou změřené do programu a ten mi přímo spočetl dosažený výsledek.

z výsledku měření, které jsem odečetl na obrazovce analyzeru.

Jen podotýkám, že tento výsledek měření byl dosažen s 2N3866 tranzistorem a tranformátorem z materiálu 75 na to toroidu s označením FT50-75 a s vinutím 2x5 závitů bifilárně a proud nastaven na hodnotu 75mA.

Aby někoho nepřekvapil kmitočet na kterém jsem tento kousek měřil, tak uvádím, že jsem pro sloučení dvou generátorů použil tento prvek.

Bohužel limitujícím faktorem je minimální použitelný kmitočet tohoto obovodu a tak první krystal, který jsem v šuplíkových zásobách našel byl tento a k němu jsem dojel potom plynule laditelným generátorem signálu.

Nemá smysl zde zveřejňovat desítky grafů v excelu, které jsem si pro svoji potřebu udělal a v kterých jsem pak srovnával dosažené hodnoty po změření a spočtení OIP3, grafy s měřením P1dB, grafy se ziskem v závislosti na buzení atd atd.

Došel jsem vlastně k tomu, že kdybych to na začátku postavil přesně podle autora, použil materiál 75, nastavil proud na 75 mA, tak jsem týden po nocích mohl klidně spát a ne každé ráno vstávat a mít pytle pod očima a ploužit se jako mátoha.

Ona už jenom samotná příprava na měření, stavba krystalového oscilátoru, sdružení dvou generátorů signálu atd bylo časově náročné.

Vynaloženého času ale rozhodně nelituju, protože jsem měl možnost si osahat těch pár součástek v obvodu, zakroutit si trimrem a sledovat co se mi děje na obrazovce a jak to krásně funguje, takže jsem o zkušenost bohatší.

3RM