Buffrad kristalloscillator

SM0AOM

Well-Known Member
Den här sändaren (QTC 8/9 1966) som många byggde fungerade även med EL84.
Dock fick man ibland "greja" med kondensatorerna i galler-katod spänningsdelaren, lite beroende på hur kristallerna "mådde".

1628258989212.png
 

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
Sändaren som AOM tipsade om och som beskrevs i QTC 8/9 1966 var den som användes på Ham Club Lundensis, SK7CE här i Lund från byggåret 1967 till en bit in på 70-talet. Fungerade utmärkt på både 80 och 40 mb till en dipol mitt i centrala Lund. Batteriet 22,5 V för gallerblockeringen byttes första gången på 80-talet så det var en enkel och pålitlig lösning på den negativa gallerspänningen. Rekommenderas.

IMGP0376.JPG

Numera finns sändaren på sitt rostiga chassie av järnplåt bevarad i mitt museum och används på 80 mb från tid till annan. Närmast perfekt nyckling och de gamla FT243-kristallerna svänger fortfarande villigt. Lätt att stämma av Pi-filtret till dip i anodströmmen med TUNE och fylla ut dipen med LOAD. Man kan nog säga att sändare som dessa var de flesta C-amatörernas första hembygge och kontakt med amatörradio på den tiden. Vi ungdomar hade bevisligen inga större problem att läsa schema, löda med 75 W lödkolv, supertjockt lödtenn med lödpasta i burk och t o m få grejorna att fungera. Inte heller hade vi problem att vrida på rattarna TUNE och LOAD till korrekt inställning. Men vi visste så klart inte att det var svårt och kanske t o m omöjligt.
 

SM0AOM

Well-Known Member
Vi förväntades, efter att först ha lärt oss minst 40-takt telegrafi, att kunna bygga våra sändare som tonåriga nybörjare och även att få dem att fungera ihop med den ofta improviserade antennen och den primitiva mottagaren. Ingen hade talat om för oss att det skulle vara svårt...

En "skola" som fostrade riktiga radioamatörer.
 

SA7ELF

Well-Known Member
Jag har en näve nya Svetlana SV83 liggandes som verkar vara snarlika EL83 så det får nog bli ett sådant rör i min QRP-sändare när den byggs.

Nu ska jag inte gå händelserna i förväg men min plan är att nyckla mha en mosfet mellan katod och jord på röret. Mosfeten tänkte jag styra via en enkel liten mikrokontroller för att slippa kontaktstuds.
 

SM0AOM

Well-Known Member
SV83 eller 6P15 tillhör familjen "videoutgångspentoder" och är bra lämpade för oscillatorer
och förstärkarkopplingar för HF.

När man opererar i klass C är arbetspunkt och dynamiska egenskaper hos röret ganska underordnade, så länge brantheten räcker till för att initiera svängningar.
Kanske man ska vara uppmärksam på att inte överskrida skärmgallerförlusten.

Att nyckla med en MOSFET är helt arbetsbart. Dock märker man aldrig kontaktstudsarna
när man nycklar en kristalloscillator, eftersom kristallens höga Q-värde gör att den jämnar ut sådant. Stig och falltid bestäms till stor del av oscillatorns insvängningstid.

Förr i tiden, när oscillatorer nycklades mer rutinmässigt, så använde man metoder att få till flankerna så att man varken fick kipp eller knäppar. Terman har skrivit åtskilligt om saken i "Radio Engineering" från 1935.
 

SA7ELF

Well-Known Member
Jag hittade den här när jag sökte lite efter QRP-sändare med 6P15-rör.

När det gäller "utgångstransformatorn" som verkar vara en avtappning på de allra flesta ritningar jag hittar... kan den jämföras med en spartransformator och skulle det gå att egentligen linda som en "fulltransformator" på en toroid-kärna av lämpligt material för den aktuella frekvensen?
 

SM0AOM

Well-Known Member
En avstämd krets med ett uttag på spolen är besläktad med en spartransformator,
men man kan inte ta omsättningsförhållandet bokstavligt p.g.a. läckfälten.

Att använda en toroidkärna medför att man får med komplikationen med kärnmaterialet i beräkningen. Ett olämpligt val av kärnmaterial gör kretsen oanvändbar.

Jag är av meningen att ett pi-filter är en bra lösning, eftersom man kan välja transformationsförhållande inom vida gränser bara genom att variera C2.

6N1 verkar vara väldigt lik EC90 eller 6C4, men rörtypen i en Pierce-oscillator är rätt okritisk.
Däremot så finns alltid risken att förstöra kristallen om det blir för mycket återkoppling.

Moderna små kristaller(HC-49 m.fl.) tål inte mycket HF-ström genom dem jämfört med gamla kristaller (FT-243) från 40 och 50-talen.
 

SA7ELF

Well-Known Member
Jag kommer med största sannolikhet ha en LM7171 ic-förstärkare mellan SV83-röret (eller vad det blir i slutändan) och kristallen.

Jag antar att spänningen mellan katod på röret och jord när kretsen är "passiv" och man inte sänder är väldigt nära B+ så jag antar att jag behöver en mosfet-transistor som klarar åtminstone den spänningen med god marginal.

Är den negativa spänningen på styrgallret som kommer via batteriet i kretsen i inlägg 21 nödvändig?

Säg att man lyckas välja rätt kärnmaterial på en korrekt dimensionerad totoid-kärna... hur blir det med DC-strömmen? Det är en av sakerna jag insåg när jag byggde min rörförstärkare att man verkar ha någon sorts "gap" för att transformatorn ska kunna hantera DC-strömmen som hela tiden flyter genom göret i klass A men blir det annorlunda när man endast "använder" röret under tiden man sänder?
 

SM0UAN

Well-Known Member
Slutrör i klass C ligger i tomgång förspända (negativ gallerförspänning) nära strypgräns, dvs röret drar knappt nån ström när inte bärvågen ska sändas ut. Det är själva idén med klass C, ingen effektförlust när man inte tar ut effekt. Det blir en extremt olinjär arbetslinje, men det spelar ingen roll eftersom anoden matar en avstämd krets. Sannolikt kan man köra med autobias också, men då med stora tomgångsförluster, eftersom man ju inte kan komma ner så lågt i anodström på det sättet.

Jag har sett ett antal olika lösningar på QRP i gamla publikationer, bl.a ARRL "Radio amateurs handbook" 1952 mm och det är ju i princip alltid luftlindade tankkretsar och utgångsspolar det handlar om. Det kanske inte fanns lämpliga material lätt tillgängligt på den tiden, men uppenbarligen är luftlindat inte helt fel även för stora effekter. Hur "ferriter" påverkas av DC vet jag inte, men som du säger är det ju viktigt i bladade kärnor som i utgångstrafos för LF (single-end steg) att ha luftgap. Pulverkärnor kanske kan sägas ha ett "distribuerat luftgap"?
 
Last edited:

SM0AOM

Well-Known Member
När man öppnar katodkretsen på en förstärkare så kommer en förspänning mellan katod och jord att uppstå som stryper röret. Den kan aldrig bli större än det värde som reducerar anodströmmen till 0.

För pentoder av mottagarstorlek ligger denna i häraden 10-20 V.

En nyckelparameter i detta är µg2g1, vilket är kvoten mellan den gallerförspänning som krävs för att strypa röret vid en given skärmgallerspänning och skärmgallerspänningen.

1628315476765.png
1628315623422.png
För rör i den storlek och inre konstruktion som SV83 och EL83 representerar, ligger
µg2g1 runt 25, så för en skärmgallerspänning av 250 V blir den maximala katod-jord spänningen c:a 10 V.

Lite större sändarrör som 807 har µg2g1 på 7-8 så de får en katodspänning på runt 40 V vid katodnyckling.

Värdet för µg2g1 kommer ur en linjär approximation till Barkhausens rörekvation

1628317236144.png
där D = 1/µ
1628317144292.png
Att spänningen över nyckeln vid katodnyckling skulle närma sig anodspänningen är en "myt" som är spridd bland radioamatörer vilka varken lärt sig att konstruera med elektronrör, eller ännu mindre, konstruera ett elektronrör.

Det står konstruktören fritt att åstadkomma gallerförspänning i klass C via likriktning av gallerströmmen, eller via ett yttre batteri. Fördelen med ett yttre batteri är att man då slipper nyckla katodströmmen i effektsteget, vilket förenklar nyckelfiltret.
 
Last edited:

SA7ELF

Well-Known Member
Här är transformatorn jag tänkt att använda till projektet men det är lååååångt kvar tills jag kommit så långt.

Planen är att seriekoppla de två glödlindningarna längs ner till höger på bilden och likrikta för att driva oscillatorn bestående av en lämplig kristall och en LM7171. Eventuellt kommer jag koppla in den tredje glödlindningen specad för 4,5A för att få till tillräckligt hög spänning för att öppna mosfeten fullt. Den sista glödlindningen är tänkt till röret vilket det nu blir och sen jag jag två olika högspänningslindningar att välja mellan.

"Problemet" är att jag inte har någon lämplig lindning att fixa gallerförspänning med. Visst kan jag använda batteri men slipper helst det tror jag.

paeco_910-110.png
 

SM0AOM

Well-Known Member
Det var en riktig "bumling" till transformator.

Märkdata räcker till en minst 75 W ineffekt sändare. om man seriekopplar
sekundärlindningarna och sedan brygglikriktar.

Man skulle kunna använda likriktarkopplingen i t.ex. Heathkit DX-60 för att få två
spänningar, en på c:a 650 V för ett effektsteg med t.ex. 6146 och en på runt 300 V till skärmgallerspänning och driv/oscillatorsteg. Likriktningen sker med spänningsdubbling från 280 V lindningen.

1628323845549.png
Då finns en lindning över till att brygglikrikta till en minusspänning som man
senare stabiliserar med en eller flera zenerdioder eller ett gasurladdningsrör, t.ex. VR105.

En annan lösning som liknar den ovanstående är SM5EY:s till "sex-rörs transceivern" från 1964

1628324617684.png
Man ska inte krångla till saker i onödan.
 

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
Gallerförspänningen kan enkelt ordnas genom spänningsmultiplicering från en av 6,3 v lindningarna om de är lediga. För att strypa EL84 till klass C räcker väl en tripling. Några dioder och några elektrolytkondensatorer. Vid behov kan spänningen justeras medelst en 1 M trimpot.
 

SA7ELF

Well-Known Member
Tyvärr förbrukar jag nog samtliga glödlindningar så ev får det bli en liten kretskortstrafo eller liknande vid sidan av. Men det är som sagt långt kvar. Första steget är att få kristallen att svänga. Sen behöver jag införskaffa ett oscilloskop med lite bandbredd.
 

SM0UAN

Well-Known Member
Med en förhandsursäkt om att bli tjatig, men vad ska en IC vara bra för i sammanhanget? Med de högspänningslindningar som finns kan man lätt driva en röroscillator, ett buffert-/nycklingssteg och ett effektsteg och driva glöden på dem alla med en av 6,3 V glödlindningarna. Sen kan man koppla alla 6,3 V lindningarna i serie och göra en multipliceringskrets för att få ut nån lämplig gallerförspänning till slutsteget - det ena utesluter inte det andra. Det blir mer komplext om man har ett direktupphettat rör med i det hela, men det bör gå att undvika dem genom att välja nån modern medeleffektpentod/-tetrod som 807 eller ett TV-avlänkningsrör som EL504 eller plain old EL8X eller 6AQ5 eller liknande.
 

SA7ELF

Well-Known Member
Ni får gärna bli tjatiga och ifrågasätta - jag uppskattar alla era svar i mina trådar mer än ni anar :)

En av orsakerna är att jag vill hålla oscillator-delen enkel, utan någon direkt högspänning och stabil även under viss last. En annan orsak är helt sonika att det är en fix idé. Jag vill gärna testa LM7171 och det här är mitt första bygga av något som arbetar över 20 kHz.

Transformatorn jag har kanske är mer lämpad till något annat bygge i framtiden. Jag har fler liggandes och är inte främmande för att införskaffa en eller flera andra om det skulle behövas. Med en ic-buffrad oscillator baserad på LM7171 så kan jag bygga ihop själva oscillator-delen för sig och se att det fungerar som jag vill innan jag går vidare med nästa block i kretsen.

Jag kan ju redan nu förvarna om att idén med att nyckla mha en mosfet-transistor även det är en fix idé som jag inte gärna överger utan att ha provat :) Det kan tänkas att sändaren när den är färdig hamnar ca 4 mil från min bostad så då vill jag ha ett sätt att fjärrstyra den vilket sannolikt kommer bli via en arduino - därav mosfet-transistorn.
 

SM0AOM

Well-Known Member
Hade jag vetat att saker vore så krångliga hade jag nog aldrig "kommit i luften" som självlärd 14-åring...

Det som SA7ELF behöver är ett "TTEM" uttytt som
- Taktisk
- Teknisk
- Ekonomisk
- Målsättning

alltså;

- Vad ska göras?
- Hur ska det gå till?
- Vad får det kosta?
- Hur ser vi till att det blir utfört?

En fundamental lärdom av "systems engineering" är att det straffar sig att krångla till saker, i synnerhet i onödan.
Kan man lösa ett problem med, säg, 10 komponenter i stället för med 20, är det att föredra både på kort och lång sikt.

Sedan bör man helst undvika att låta "fixa ideer" influera det ingenjörsmässiga omdömet.
 

SM0UAN

Well-Known Member
En gång fanns ett annat mantra som beskrevs som "KISS", vilket kunde uttydas som Keep It Simple, Stupid, eller "Keep It Stupid Simple", välj den som önskas. Det är inte jag som kommit på den...

Fixa idéer har jag själv ett antal, så det är inte ett problem att förstå. Däremot kanske ett par kommentarer ändå kan vara värda att lägga till:
Buffring av oscillatorn om man använder rör, kan göras på flera sätt. Man kan använda en pentod och låta skärmgallret vara oscillatoranod och ta ut nyttosignalen via anoden. Man kan använda ett blandarrör (typ heptod) och göra liknande, plus att det finns ytterligare kopplingar som i sig själva isolerar svängningsalstringen från lasten. För grundförståelsen är rörkopplingar ofta ganska pedagogiska och det kan finnas en del kul info även om man studerar VFO-lösningar, där är det nämligen ett grundkrav att oscillatorkretsen inte ska påverkas av lasten.

Reläer är en bra, enkel, skottsäker lösning på nyckling och annat styr. Man ska ta i rejält om man vill elda upp ett relä och man får galvanisk avskiljning från den krets man styr, om man vill. Kan vara bra om man håller på med anodspänningsnivåer (se tidigare kommentar, dock).
 

SM7EQL

Kortvågs- och UKV-tekniker
Jo projekt kan lätt bli lite spretiga och det ena leder snabbt till det andra osv. :)

Här har det byggts kontinuerligt utan avbrott sedan 12-13 årsåldern 1965/66 och många olika byggtekniker har provats med varierande resultat. Många trafos har eldats upp och motstånd har bytts efter att ha avgett svart rök när ohms lag brutits.

En bättre metod som tillämpats allt mer strikt de senare ca 30 åren är att tänka i moduler eller block med egen funktion där alla in- och utgångar anpassas till 50 ohm. Nivåer justeras till 0 dBm (1 mW) där det passar.

Fördelen är då att dessa helt fristående byggblock enkelt låter sig optimeras och avprovas mot vanliga standard RF-mätinstrument såsom effektmetrar, spektrumanalysatorer (SDR-radio är en sådan) signalgeneratorer m m.

En annan finess är att de färdiga och verifierade byggblocken sedan enkelt kan kopplas ihop till ett större system. Jag har t ex byggt avancerade mottagare på det sättet både med rör, IC och transistorer. Förenklat: En VFO kopplas via 50 ohm till en blandare där ett HF-steg också ansluts och på blandarens utgång tar mellanfrekvensförstärkaren över. 50 ohm in och 50 ohm ut osv. Felsökningen underlättas och genom att hålla sig strikt till 50 ohm systemimpedans så kan man sedan byta ut valfritt byggblock till något bättre osv.

Så för din del så kan du ju bygga din kristalloscillator med LM7171 i syfte att lära dig mer och skaffa erfarenheter. Men mata den ifrån ett vanligt labbaggregat. Ställ undan den där jättetrafon långt in i nån garderob. Anpassa utgången på oscillatorn med en impedanstransformator och en link på några varv som ger i häradet 50 ohm. Justera utnivån till 1 mW. Spänningen över ett 50 ohms motstånd som last kan mätas hjälpligt med diodprob eller ett oscilloskop som har tillräcklig bandbredd. Sedan räknas effekten som avsätts i 50 ohm motståndet ut.

Senare på året kan signalen från oscillatorn passera ett buffertsteg eller förstärkarsteg med transistorer eller rör där du nycklar. Idén med en Power fet i katoden på rörsteg är utmärkt. Det ger ett bra interface till lågspänningslogik om du som jag blandar in t ex Arduino osv. Kom ihåg 50 ohm på in- och utgångarna där så är tillämpligt.
 

SA7ELF

Well-Known Member
Så för din del så kan du ju bygga din kristalloscillator med LM7171 i syfte att lära dig mer och skaffa erfarenheter. Men mata den ifrån ett vanligt labbaggregat. Ställ undan den där jättetrafon långt in i nån garderob. Anpassa utgången på oscillatorn med en impedanstransformator och en link på några varv som ger i häradet 50 ohm. Justera utnivån till 1 mW. Spänningen över ett 50 ohms motstånd som last kan mätas hjälpligt med diodprob eller ett oscilloskop som har tillräcklig bandbredd. Sedan räknas effekten som avsätts i 50 ohm motståndet ut.

Lite så jag tänkte. Hur funkar det med signalnivån? Är det matningen till ic-förstärkaren som avgör utstpänningen (inom rimliga gränser)? Vad är det som gör att det inte "skenar" så att det till slut bara är någon sönder-distad fyrkant-våg ut? Eller ska man byta ut ena motstånden som sköter förstärkningen till en potentiometer och finjustera tills det ser bra ut?
 
Top