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最適発振条件を検討しました [ディップメータ]

TRとMESFETの違いを調べていたら、
japan.renesas.com/products/discrete/transistor/ssmos_hfamp/device/BB502M__Documentation.jsp
に行き当たりました。

メーカーではRFICと呼んでいるみたいですが、デュアルゲートMOSFET

G2の電圧でゲインを変えられます。

TRですと2SC3355シリーズがUHFでも簡単に発振してくれるんですが 、

手持ちの3SK166aが低域と高域では定数を変化しないと発振してくれません。

このかいろは、スタート時に最高のゲインから始まり、発振をすると自動的にケインを絞り、

回路電流を検出してメータまで振らせようと云う横着な発想から始めました。

G2電圧を可変してスタートやメーターの振れに反映させるつもりです。

WS001279.JPG

 

 


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比較的機能を有効に使った回路が出来ました [ディップメータ]

あくまでシミュレーションでしか確認していませんので、

回路定数は変化があると思います。

基本は3SK166のダブルゲートMESFETです。

下段を主に発振に使い上段はカスケード回路と共に、ゲート電流を検出に回しています。

発振していない電圧より0.7v高いバイアス回路を通して、PNPトランジスタ例えばA1115などで6.8kの

抵抗に電流を流し、500uAのラジケータ(ダイソウボタン電池用など)で100%振り切れます。

sIMG_0509.jpg

発信勢力は10kVR1個で調節でき停止から100%まで振れます。

(あくまで中波帯しか試していないのでもとおうえはどうなるかこれから検討します。)

WS001258.JPG

 

WS001264.JPG

視点を変えた、グラフを出します。

このMESFET内部でカスケードになっていて、
最初第1ゲートは2個の下側ソース並列とソース抵抗で、
マイナスバイアスされています。

第2ユニットのインダクタは有れば振幅が大きくなり、
電源電圧を超えます。(100uHくらいの方が良いみたいです)
無ければ電源電圧以下です。

第2ゲートは+に流し込まれていて、+に成るとSが増える方向で、
発信により上側ソース電圧が下がることで、
ゲート電流を吸い込んでゲート電流、電圧は-側に振り、

両方の第2ゲートは、パスコンでGND(1nF)されていて、
メータアンプ用TRはDC動作です。
エミッタ点をVRにするとメーターゼロが取りやすくなります。

共振回路の電圧はGNDを中心に振りますが、下側ソース電圧を超えるほど振ると、大きく電流が流れます。

c4-10pは周波数計のダミーです。

r5-6.8kはメーターフルスケールです。

WS001266.JPG

トランジスタカスケードでやって見ました。

これなら十分いけます。

ところで, 2SC3355のspiceデータはありませんか?

WS001270.JPG

 

 


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今日は 15pF と 150pF で発振しました [ディップメータ]

フランクリン回路の初段G1とG2を入れ替えて10uHのコイルで発振させました。

帰還コンデンサは1000pFに換えました。

帰還抵抗100kVRは回しても 、余り関係しません。

2段目ドレイン抵抗20kVRも低すぎなければ問題はありません。

LEDの輝度差が邪魔をしてボケボケ写真です。

sIMG_0495.jpg

 

sIMG_0498.jpg

計算では大体これくらいの周波数ですが、ソース抵抗20kVRは前よりクリチカルになりました。

発振が強くなるとLEDも明るくなります。

もっと上を発振させるには 3SK166A の方が向いているかも知れません。

次の画像は0.1mmX10本のリッツ線を15ターン巻いたコイルです。

ディップメータ用はダンピング抵抗が入っているので発振しにくいのですが、

これには入っていないため発振しました。

この発振は基本と1/10を含んでいるようで、プローブ感度を1/1にしないと表示されません。

またバリコン全範囲では発振が停止します。

一つはポリバリコンなので損失が大きいこともあるのでしょう、

エアバリコンに換えて、3SK166Aでもやってみます、この場合電圧によっては電流が大きいので、

ソース抵抗にも同じMESFETを使った方がよいかも知れません。

この辺りの回路はブレッドボードが使えないのが難点です。

sIMG_0504.jpg

 


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やっとこフランクリン回路 [ディップメータ]

1コイル 1コンデンサの共振回路で ディップメータを作りたい・・を目標にしています。

3SK240(少ない電流で19mSくらいのようです)を3個使って発振回路とバッファアンプを作りました。

3SK240はGaAsカスケード型で下側エレメントをG1をGNDに繋ぎ

ソースに20kのVRを繋ぎ定電流回路にしました。

G2で信号を受けドレインには赤LEDを直列に入れました。

2段目はソース共通で 同じくG1とG2はGNDに接続、両FETの中点はそれぞれ接続して

1個の定電流回路にしたかったのですが接続することは出来ないので分離はしていますが、

それなりにそれぞれ定電流作用を持ちソースの結合で2段目のドレインに1段目G2の逆転信号を発生するはずです。

その点から100pFのコンデンサで取りだし1MΩのゲート抵抗を通しGNDに繋ぎます、

この点からはG1G2を並列にして3SK240で受けソースに2.2kの負荷を付け、ドレインに電源を 接続して

周波数計に繋ぎました。

2段目の負荷抵抗は20kのVRを繋ぎ、ここから100kのVRで100pFを通して1段目のG1に戻してあります。

電源は5vで 10uF、0.1uF、0.01uFのパスコンを適所に配しました。

3つのVRは少しずつ回して一番安定な所にしました。

(後でまとめて抵抗値を決定します)

AM用ポリバリコン、大の方に局発用コイル(350uH)を繋いだ共振回路を

バリコンを回して測定すると 2555.5KHz~756.7KHz の間を変化しました。

バリコンセンターをGNDに繋いでいなかったので手を近づけると周波数は変化しますが、

十分離すと安定に発振していました。

sIMG_0481.jpg

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sIMG_0487.jpg

sIMG_0490.jpg

計算上 15~150pF と 350uH では 2196~694KHz ですので 大まかな変化比はカバーできたようです。

回路周辺を高インピーダンスに仕上げるため片面紙エポを使い、(回路が決まったら入らないパターンは後で剥ぎ取ります)

上下には銅板の電源バスを使いインピーダンスを下げ 、信号や給電には細い銅板を使いました。

MESEFTの候補には 3SK240(中インピーダンス) と 3SK166A(ローインピーダンス) を予定しました。

MESFETの差動増幅は単体FETではないため上段を能動素子と考え下段を定電流素子に近いと考えています。

バッファ段は単体FETを考えましたが、コンダクタンスの小さいのしかなかったので、同じ素子を選んでいます。

負荷の1000pFは発振回路から見ればほとんど影響のない値と思われます。

WS001237.JPG

回路関係抵抗は予想より低い値でした。

 


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2SK192Aの発振 [ディップメータ]

コイルは局発用の350uHと15~150pFの共振回路で測ってみました。

7mSと小さいので発振し難いようです。

コモンソース抵抗は10kΩの中点では発振しました。

小さすぎますと帰還が掛からず発振は停止します。

ゲート受け側のコンデンサは反対側負荷抵抗に繋がるコンデンサの影響を受けます。

負荷のコンデンサが小さい場合は 帰還抵抗100kVRは小さい目で発振し

DCカットコンデンサ0.1uFは200pFくらいの方が共振回路に景況を与え難いようです。

オシロプローブの1/1 と1/10を繋いで周波数カウンタを繋ぎますと

バリコン可変範囲で 1833KHz~728KHzの確認が出来ました。

sIMG_0458.jpg

このこけしみたいな物はミシン針のホルダーです。

DCプラグは+極が2本内側を向いていて受けの方にも1文字の切り込みがあり、

これに合うと導通が切れます 、+極を針で押して強く当たるようにすると切れなくなりました。

sIMG_0455.jpg

sIMG_0460.jpg

今度は3SK240で試してみます。

3SK240(IDSS 14mA 19mS)はmesfet(GaAs)などで出来た(毒性があるそうです)

ショットキバリア型絶縁ゲート(JFETも) 電界効果型トランジスタ

同じ物がカスケードに接続され2つのゲート、ドレイン、ソースが引き出されています。

両ゲートをゼロvに繋ぎドレインに5vをかけるとIDSSに相当する電流が流れ、

ドレインに赤LEDを繋ぐと、1.65vの電圧降下があり、3.35vが掛かります。

コモン抵抗が10KΩですと、0.89vの電圧、89uA流れます。

(計算では3.35-0.89=2.45 300uAくらいです)

両ソースに抵抗を繋ぎ、反転段両ゲート(G1)を0vに繋ぎ、(上側FETだけを使う)

負荷抵抗を 振幅の取れる 抵抗に調整し小コンデンサを通して次段FET(2SK508)のソース抵抗から

信号を取り出すと、

帰還抵抗、コンデンサから共振回路に与える影響が少ないかも知れません。

sIMG_0462.jpg

3SK166A(IDSS 20mA 40mS)もがありますが 、これはこの次にします。

 

 


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やっとこさフランクリン回路のシミュレート [ディップメータ]

こんにちは

複バリコンを使うコルピッツ回路では制約が出る 、今までのディップメータを

単バリコン単コイルにするため ラムダダイオードで回路を組んでは失敗ばかりしていましたが、

sIMG_0446.jpg

2SK192Aのスパイスモデルが見つかって、やっとこさフランクリン回路のシミュレートが出来ました。

外部と内部の共振回路をスイッチで切り換えるとディップメータや共振解析器に使えそうです。

複バリコンも(AM、FM) SWで切り換えて計測範囲を広げる工夫も考えられます。

水晶の周波数を計るには1MΩ位の抵抗を並列にしたり、

Qの高い共振回路に使うには100kΩくらいのVRを共振回路に並列に繋いでおく方法も考えられます。

回路例では中波ラジオのタンク回路を想定していて、複数の回路のマッチングに使う予定です。

バリコンの目盛板は、ディジタル周波数表示を使えば不必要で、周波数計の精度によります 。

ディップして信号が弱くなり、カウンタが計測しなくなったときは少し離せば、また表示されるので心配有りません。

 

WS001231.JPG

 

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sIMG_0444.jpg

ラジオが動作したら、次のシグナルインジェクタ (1.308MHz水晶も付いています) 

sIMG_0329.jpg

http://calibration.skr.jp/shouhin_list/fczdeta/036/036.html

036  初級 RF/AF ノイズインジェクタ

 2SA1115 2SC1845 を使いNPNのコレクタに水晶発振器の電源を繋いで 220pFと 0.01uF

でミックスして出力しています。


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コイルとコネクタ [ディップメータ]

ディップメーター用にMiniイヤホンプラグを予定していました。

しかしコイル本体との太さの関係からはRCAプラグの方がよりベターでした。

ダイソー RCAピンコードビデオ用1m、 ホワイトボード用マーカー0.7mm5本入り

後ろ蓋を取って、中身を捨て、内面1段目の引っかかりをナイフで削り取りますと

上記RCAプラグの中身がピッタリでした。(パイプは43mmで切ってあります)

高い方の周波数が何処まで使えるか不明ですが、

内部バリコンをSWで切り離し、共振回路に直にクリップコードを付けると

中波ラジオの場合は、そのままの周波数で発振して計れました。

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sIMG_0211.jpg

Pch-MESFET 3SK240 や 3SK101 などを予定しています。

http://www.shindengen.co.jp/product/semi/datasheet/mtd2038gj_w1002.pdf

http://www.datasheetarchive.com/indexdl/Scans-005/Scans-00117445.pdf

 

 

 

 

 


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ディップメータ3題 [ディップメータ]

ラムダダイオードの負性抵抗領域を使ってディップメータが出来るらしい。

この場合はコルピッツ回路ではないのでバリコン dが2分割されず、面白そうです。

sIMG_0065.jpg

もう一つはNE612(現在メーカ名が換わってSA612らしい)

内部はギルバート回路とオシレータとバイアス回路で出来ている。

オシレータ回路には直流電圧を与えて上側バランスモジュレータを偏らせ

2端子の信号に位相を与えることが出来た、しかし内部のバイアス回路が邪魔をして

完全に分離することは出来なかった。

下側の回路は定電流特性を持たせなかったが、コルピッツ回路として動作した。

バリコンの可変範囲は狭く発振は止まりやすかった。

sIMG_0080.jpg

やはり個別部品で可変ゲイン回路を作った方が、ディップメータとしては動作しやすいと思います。

追記

FETラムダは動作電圧範囲が狭いようです。
抵抗を並列に繋ぐと負性抵抗が減って普通のラムダダイオードのように使えるのではないかと考えました。

またラムダダイオードは多数並列にすると負性抵抗値も増えるのでこの様な方向もありかなと考えています。


追加

ラムダダイオード発振回路は直列型と並列型があり、並列型発振は安定なようです。

この場合、RFチョークを使いますが不要な共振点が出たりすると考えられ、

半導体式チョークを検討しています。

次の画像は

ラムダFETによるシミュレーション、ローハイクランプ+定電流 ですが

実際にはクランプは平滑コンで均されて効果はなかったようです。

並列に入れる抵抗は強烈に効きますから、負性抵抗の調節に抵抗をボリュームにすると良いかも知れません。

WS000893.JPG

lIMG_0149.jpg

9bitを使ったマキシム方式ダイナミック表示、

(チップには16F648A、AVRとPICを書けるwispのテストをした時の名残が書いてありますが・・)

ダイナミックのタイミングの取り方をええ加減にしたままで、

測定とオートレンジ、表示の切り替えをどうするか、決めかねています。

また、カウンタプログラムは実装していません。

(6pinヘッダはpickit2のプログラム書き換えようです)

WS000944.JPG

中点タップ付インダクタによる昇圧回路
シミュレーションは5555を使っていますがPICポートからのドライブを目的としています。
2.suk2.tok2.com/user/nonnno-protok2/img/2010-01-16-.JPG
秋月の1.27mm基板を使ってみました。
7セグのLEDを少しひねってイタリック型に配置しますと、
横並び配線が少し楽になります。
2.suk2.tok2.com/user/nonnno-protok2/img/2008-04-19-0.JPG
真っ直ぐ付けた場合
2.suk2.tok2.com/user/nonnno-protok2/img/2008-03-31-0.JPG
 

 


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