Wzmacniacz pośr. (IF) wg. F6CER, ew. hycas wg. W7ZOI

[SP9LVZ]

Witam, minęło sporo czasu od ostatniego wpisu i przyszedł czas zająć się układem wzmacniacza p.cz. wg F6CER. Układ bardzo stary, ale mający swoje zalety i jak się okazuje może być najlepszym (w sensie najtańszym, najprostszym w stosunku do efektów) rozwiązaniem w konstrukcji transcivera nie SDR-owego bez DSP i innych układów obróbki cyfrowej. Alternatywa dla tych, co nie przepadają za SDR-ami w konstrukcjach home - made.
Przeanalizowałem schemat oraz różne opinie kolegów na temat tego wzmacniacza... niestety - muszę tak napisać - układ jest źle zaprojektowany od samego początku, a na dodatek był powielany w innych urządzeniach z dużymi błędami (jak np schemat p.cz. do trx na 50MHz).
To co koledzy mówili i pisali, że układ jest trudno uruchomić, zwłaszcza ARW, wzmacniacz się wzbudza jest jak najbardziej prawdą, ale jeśli wykona się go nieco inaczej z niebędnymi modyfikacjami, pracuje wyśmienicie!
Jest odporny na duże sygnały, ma głęboki zakres ARW (dzięki trzem mosfetom we wzmacniaczu), a poprzez niskie szumy ma dużą czułość. Czyli wszystko to, co potrzebujemy do urządzenia - duża dynamika. Układ p.cz. w zestawieniu już całego odbiornika porównywałem z odbiorem na Yaesu FTdx10 (górna półka w rankingach) sygnały na poziomie podłogi szumowej odbiorników - wskazania S-metra FTdx10 poniżej S1 - efekt odbioru porównywalny - jest na jednym z filmów.
Gdzie tkwi problem w tym układzie IF? - odnoszę się do oryginalnego schematu F5CER np. z podręcznika dla UKF-wców Bieńkowskiego. Otóż problem jest w kilku miejscach: układ ARW oparty jest o wzmacniacz na MC1350, który ma bardzo duże wzmocnienie a sygnał z p.cz. podawany jest z obwodu rezonansowego ostatniego stopnia wzmacniacza przez wtórnik na fecie. To powoduje, że na MC1350 podawany jest za duży sygnał z p.cz. który nie da się już doregulować zmianą wzmocnienia MC1350 - układ ten się przytyka i wzbudza. Ta część ARW powoduje głównie pętlę wzbudzenia wzmacniacza na mosfetach jak i samego MC1350. Wzbudzenie to trzeba likwidować poprzez tłumienie wzmocnienia całego wzmacniacza, a nie o to chodzi. Efekt jest taki jak koledzy pisali, brak radzenia sobie układu z dużymi sygnałami.... itp,... to miejsce w wzmacniaczu p.cz. należy zmodyfikować. Konieczne jest obniżenie napięcia z p.cz. podawanego na wzmacniacz MC1350, ja to zrobiłem poprzez zastosowanie dzielnika, a jednoczenie "zaterminowałem" wejście MC1350 rezystorem 50R. To radykalnie poprawiło pracę ARW.
Sygnał wyjściowy z wzmacniacza do demodulatora należy by brać z uzwojenia wtórego obwodu w trzecim mosfecie, a nie z drenu mosfeta (z obwodu rezonansowego przez wtórnik na fecie) gdzie jest on wielokrotnie wyższy i może być kolejną przyczyną wzbudzeń. Ten fet jako wtórnik po wzmacniaczu p.cz. powinien być całkowicie wyeliminowany z układu. By poprawić pracę ARW zastosowałem diody germanowe a nie krzemowe, co zupełnie zmieniło funkcjonowanie i charakter pracy ARW. Wyśmienita szybka reakcja i szybkie opadanie ale nie dławienie sygnałów, nie ma efektów zatykania. Nie potrzeba zmieniać stałej czasowej pomiędzy SSB i CW.
Już chyba w latach 70-80?-tych SP7LA wykonywał ten układ pomijając obwód rezonansowy zaraz po filtrze kwarcowym sprzężony z bramką pierwszego mosfeta i to było dobre posunięcie. Niestety dodał on przed filtrem kwarcowym dwa fety w układzie wtórnika, ale pracujący jako wzmacniacz napięciowy (obwód rezonansowy w bramce) - niestety dwa, a wystarczy jeden - sygnały "rx" i "tx" można przełączać przekaźnikiem. Wyeliminuje się wtedy niepotrzebne przełączanie małych sygnałów na diodach (dodatkowe szumy i nieliniowa ch-ka, intermodulacja itp problemy). Być może wtedy nie było dobrych przekaźników. Dodatkowo wyeliminował on układ MC1350 (być może też z powodu braku dostępności) zastępując go jednym tranzystorem - co na pewno poprawiło pracę ARW ze względu na mniejsze wzmocnienie i to było dobre.
Układ był powielany w wielu wersjach najczęściej łączących wszystkie poprzednie, co tylko niestety zwiększało problemy...
Postarałem się zatem podjąć próby uruchomienia wersji prawie oryginalnej ale po przemyśleniach wszystkich niedoskonałości.
Zrobiłem płytkę testową pierwszą - metodą prasowanki (z dwoma filtrami SSB+CW) i kolejną już profesjonalną w płytkarni (tylko na jeden filtr). Zastosowałem moje modyfikacje, które uważałem za niezbędne, zwłaszcza w obwodzie układu ARW. Wykorzystałem między innymi swoje doświadczenia z układem MC1350 i z tranzystorami mofet BF964, BF998, BF992, które wykorzystywałem w kilku moich wcześniejszych różnych konstrukcjach.
Można powiedzieć, że rezultaty przeszły oczekiwania, powstał wzmacniacz p.cz. o wzmocnieniu ok 70-80 dB (w zależności od tranzystorów i poziomu ich przyblokowania), układ z bardzo niskim poziomem podłogi szumów (szum jest dopiero wyraźnie słyszalny po włączaniu mieszacza). Tu należy dodać, że do trx KF wystarczy wzmacniacz p.cz. o wzmocnieniu ok 50dB. Takie podejście powoduje że teoretycznie wystarczyły by dwa mosfety "nie przyblokowane" ale zmiesza nam się zakres dynamiki regulacji ARW. Coś za coś.
Układ testowy odbiornika w całości jaki złożyłem: filtry pasmowe, mieszacz na AD831, VFO - DDS na AD9850, płytka IF F6CER z własnymi modyfikacjami, demodulator diodowy (eq SBL-1), wzmacniacz audio (testowałem UL1481, UL1497, TBA810, TDA2003 i inne). Nie był włączany żaden przedwzmacniacz w.cz. i audio ani żaden dodatkowy filtr szumowy czy ograniczający pasmo po stronie m.cz. za demodulatorem.
Wzmocnie układu, czułość i niski pozom szumów są tak dobre, że nie potrzeba stosować aktywnego demodulatora który dawał by dodatkowe wzmocnienie. Na wyższych pasmach (18-28 MHz) potrzebny jest niskoszumowy przedwzmacniacz przed mieszaczem. To jest normalne także w urządzeniach fabrycznych. Należy pamiętać, że odbiornik powinien mieć równomiernie rozłożone wzmocnienie pomiędzy wszystkie stopnie, by prawidłowo wyciągać sygnał z szumów własnych odbiornika. Jeśli odbieramy sygnały na poziomie S3 w szumach odbiornika to znaczy że nie jest on poprawnie zaprojektowany.
Pomysł na radykalne przecięcie problemów: wyprowadzenie sygnału p.cz. z płytki na niskiej impedancji z uzwojenia wtórnego obwodu trzeciego mosfeta, likwidacja feta - wtórnika po p.cz., usunięcie z płytki głównej wzmacniacza ARW na MC1350, zrobienie detektora ARW ze wzmacniaczem na oddzielnej płytce, na głównej płytce może zostać układ regulacji stało prądowej ARW (uniwersalność rozwiązania), zekranowanie układu p.cz., zekranowanie wzmacniacza ARW MC1350 z detektorem na oddzielnej płytce, demodulator z BFO też na oddzielnej płytce zaekranowanej.

Szerszy opis modyfikacji układu i pełny zestaw filmów z uruchamiania jest pod adresem: http://plessey-hm-group.sp-radio.eu/show...hp?tid=210


Od razu piszę, że zrobiłem tylko 10 sztuk PCB w płytkarni jako testowe, rozeszły się wśród kolegów, którzy zdecydowali się je montować i czekamy na ich opinie z montażu. W związku z tym, iż w trakcie uruchamiania powstają kolejne pomysły na modyfikacje to w planie jest wykonanie kolejnej wersji, ale nie na już. Planuje zrobić kolejną wersję dopiero po zebraniu uwag i zrobieniu wersji z nowo powstałymi pomysłami na kolejne modernizacje układu.

Tu załączam kilka linków do filmów na youtube oraz zdjęcia płytki.

Odbiór na 80m https://youtu.be/l34wTsmW2y0
JA na 40m https://youtu.be/YLAa-lPX5sk
Praca ARW na podstawie wskazań miernika s-metr https://youtu.be/1uGy6n_cbIY
Odbiór na poziomie podłogi szumów porównanie FTDX10 i wersja IF CW https://youtu.be/QRySqkSmKqo
Porównanie odbioru telegrafii na filtrze ssb i cw https://youtu.be/uiwOVj_9SLs,

p/s Dziękuję wszystkim kolegom z którymi miałem kontakt w trakcie wykonywania nowego projektu wzmacniacza IF F6CER, za omówienie problemów z wcześniejszymi wersjami, bieżącą ocenę nowego projektu, Henrykowi SP2JQR za dyskusję nad różnymi wersji detektora ARW pracującego na p.cz. oraz Andrzejowi SP9HLZ za wykorzystanie jego projektu jako bazy do zrobienia mojej wersji płytki IF co przyśpieszyło pracę nad nową wersją PCB.