Preselector cu multi-Q

[VAX]

Va prezint un preselector cu reactie pozitiva, cu tranzistor bipolar in conexiune cu baza la masa.
In prima varianta este cu tranzistor pnp.

MQ-pnp.jpg (49.45 KiB) Vizualizat de 1333 ori

De preferat pentru Q1 sunt tranzistoarele pnp de RF proiectate sa functioneze cu zgomot mic la curent de colector mare (Ic=8-10 mA). Se lucreaza la curent mare pentru liniaritate buna (intermodulatii reduse si reactie fara histerezis) si pentru rezistenta la intrare in emitor cat mai mica (sub 10 ohmi), pentru ca factorul de calitate Q al circuitului oscilant LC din colector sa fie afectat cat mai putin de cuplajul capacitiv (care da reactia pozitiva) dintre colector si emitor. Mai cunoscute in privinta asta sunt tranzistoarele BF479 si BF979, utilizate (pe vremuri, anii 197x) in selectoarele de canale pentru TV prin cablu. Functionau la curent mare (amplificare fixa) si reglarea amplificarii (RAA - AGC) se facea cu atenuator cu diode PIN.
Tranzistoare BF479 s-au vandut (in urma cu peste 10 ani) la kilogram, la pret derizoriu, din stocurile aflate in curs de lichidare.
https://www.mivarom.ro/catalog/product_ ... f479-p-571?
Daca nu aveti astfel de tranzistoare, puteti sa utilizati si tranzistoare de comutatie rapida (2N2907, 2N2905 etc) si chiar BC-uri (la fecventa de ordinul MHz), dar si tranzistoare care au fost proiectate sa mearga la curent mai mic (Ic=1-3 mA), cum ar fi BF450 (sau 451), BF324 etc. In acest caz se mareste (de 2-3 ori) valoarea rezistentei din emitor (R1).
Reglarea reactiei pozitive se face prin condensatoarele C3 (reglare bruta) si C2 (reglare fina), C2 fiind de capacitate 1/5 - 1/10 din C3. La C2 ai C3 rotorul se conecteaza la punctul de impedanta mica (la emitor). Valoarea lor se stabileste experimental. In locul C3 se pot pune 5-6 condensatoare fixe care sunt comutate. Capacitatile se determina experimental (pF - cel mult zeci de pF), depinde de frecventa la care se lucreaza.
Castigul supraunitar pe bucla de reactie se datoreaza rezonantei in circuitul cu L1 si C1 (plus C2 si C3 in paralel). La rezonanta in circuitele LC paralel, curentul prin elementele reactive este de Q ori mai mare decat prin tot circuitul (adica Ic - componenta de RF). Tranzistorul are amplificarea in curent (cu baza la masa) usor subunitara, deci ce vine in emitor prin C2 si C3 trebuie sa fie putin peste valoare curentului (RF) din colector.
Semnalul amplificat se ia de pe circuitul L1C1 cu un repetor de tensiune cu JFET si bipolar si se aplica la radioreceptor printr-un condensator (de sute de pF) legat la cursorul potentiometrului R6.

Se poate construi un montaj similar numai cu tranzistoare npn, care sunt mai usor de procurat. Extrem de bun este tranzistorul 2SC3355, respectiv variantele SMD ale lui , 2SC3356 si 2SC3357. Are factorul de zgomot de numai 1,1 dB la curent de colector de 8 mA si F=1GHz. Se poate folosi pana la Ic=40mA, cu reducerea tensiunii colector-emitor (la maxim 5V), sa nu se depaseasca puterea disipata maxima. Merge bine si la amplificatoare Norton.

MQ-npn.jpg (51.11 KiB) Vizualizat de 1333 ori

Daca nu aveti 2SC3355 puteti sa folositi BFR96, eventual BFR91, BFY90 etc. Montajul merge si cu tranzistoare de comutatie rapida (cu Ft de sute de MHz) si chiar cu BC-uri (fara pretentii mari in privinta zgomotului de fond).
Bobina L1 poate sa faca parte dintr-o antena magnetica.

Prin adaugarea unui circuit detector cu dioda punctiforma (sau Scottky de RF) transformati preselectorul intr-un receptor cu reactie, cu care se pot asculta benzile de radioamatori.

MQ-npn-det.jpg (67.22 KiB) Vizualizat de 1333 ori

Q3 poate sa fie orice tranzistor de RF care merge bine la Ic de ordinul 5-10 mA.

[VAX]

Toate elemente active cunoscute (tranzistoare, tuburi electronice) sunt neliniare si din cauza asta amplificarea lor creste cand creste nivelul semnalului. Acest fenomen este daunator in cazul circuitelor cu reactie pozitiva, duce la instabilitate in functionare, cand gradul de reactie se apropie de punctul de intrare in oscilatie. Cand vine (din antena) un impuls (un semnal mai puternic), creste amplificarea peste pragul de intrare in oscilatie, se aude un "poc" in difuzor si montajul ramane in oscilatie. Ca sa-l scoti din oscilatie trebuie sa reduci amplificarea sub un prag mai mic decat a fost la amorsarea oscilatiilor. Fenomenul respectiv se numeste histerezis si este suparator (praguri diferite la intrarea si iesirea din oscilatie). Deosebit de enervant este la radioreceptoarele clasice cu reactie, cu detectie pe grila (la varianta cu lampi), pentru ca duce la aparitia unor fluieraturi (oscilatii de autoblocare) cand se creste gradul de reactie pozitiva.
Exista si o varianta de circuit care nu sufera de hiba asta, este etajul diferential perfect simetric (comanda simetrica si iesirea tot simetrica), am descris-o pe elforum.info la topicul "receptorul cu reactie perfect".
Se poate elimina acest inconvenient daca pe circuitul oscilant se pune un limitator cu dioda, care creste pierderile in circuit la semnal mare, atunci cand elementul activ amplifica mai mult. Am vazut aplicata metoda asta la o schema din revista QST din anii '60 (nu retin exact anul si numarul revistei), publicata de un radioamator american.

Ceva de genul asta:

MQ-pnp_lim.jpg (30.71 KiB) Vizualizat de 1311 ori

Rezistenta R7 "indulceste " limitarea, face ca atenuarea introdusa de dioda la cresterea semnalului sa fie cu putin peste cat creste amplificarea din cauza elementului activ. Dioda este prepolarizata, se regleaza cu R8. Valoarea optima a R7 si pozitia cursorului la R8 se determina experimental.

In cazul montajului cu baza masa liniaritatea amplificatorului este crescuta prin cuplarea directa (nu prin adaptor de impedanta, bobina cu priza sau divizor capacitiv) intre colector (punctul de mare impedanta) si emitor (cu impedanta foarte mica). Practic circuitul din colector se comporta ca sursa de curent constant (semnal RF de amplitudine independenta de impedanta din emitor), comanda tranzistorului este in curent, nu in tensiune.

[VAX]

La montajele discutate se observa cuplarea directa a antenei la Q1, fara filtru la intrare. Asta ar putea duce la intermodulatii generate de semnalele puternice captate de antena. Se poate creste curentul prin Q1 (2SC3355) pana aproape de 40 mA, cu conditia sa se puna Q1 pe un radiator (prins cu o clema si cu pasta de racite). Asa tranzistorul lucreaza mai liniar si se reduc intermodulatiile. Alta varianta ar fi sa se cupleze antena prin filtru de banda (mai multe, comutabile in functie de frecventa de lucru). Sau se pune un circuit oscilant serie, acordat cu condensator variabil, prins intre doua transformatoare pe miez de ferita, cum am vazut la un presector pasiv facut de o firma.
Dioda LED D1 este verde si este folosita ca stabilizator de tensiune (la aproape 2V).
Tranzistorul Q3 poate sa fie tot de tipul 2SC3355 si tot pe radiator. Rezistenta R6 se poate micsora la 500 ohmi sau chiar la 300 ohmi, dar este greu de procurat potentiometru de valoarea asta. Pentru Q3 merg bine si tranzistoarele BFW16. La nevoie si la frecventa pana in 30 MHz se pot utiliza si BC-uri, 2N2219 etc.

Un astfel de preselector este util si la radioreceptoarele clasice, dar mai ales la stick-urile SDR, care au o sensibilitate mizerabila (factor de zgomot de pana la 20 dB). Cu presectorul le faceti "supersonice".

Precizez ca tranzistorul 2SC3355 are Ft>6GHz si poate sa oscileze usor la frecventa ultrainalta, cu inductantele parazite din montaj. Poate si "calmat" cu un condensator ceramic de 10-20 pF conectat cu terminalele cat mai scurte intre colector si baza.

[VAX]

Anterior am spus ca se poate utiliza un preselector pasiv la intrarea circuitului prezentat.
Schema unui astfel de preselector (cu rezonanta LC serie) este urmatoarea :

Preselector_serie.jpg (34.94 KiB) Vizualizat de 1296 ori

Circuitul rezonant este cu L1 si C1, iar transformatoarele (pe ferita) T1 si T2 au rolul sa reduca la nivelul ohmilor rezistenta reflectata din antena si din intrarea receptorului, astfel incat factorul de calitate (Q) al circuitului oscilant L1C1 sa fie afectat (scazut) cat mai putin. T1 este coborator de tensiune (raportul 1/5), iar T2 ridica tensiunea (de 5 ori). Sunt la fel, conectate cu infasurarea cu numar mic de spire la L1C1. Se poate folosi la orice radioreceptor.

In cazul particular al preselectorului cu multi-Q se poate renunta la T2, pentru ca impedanta in emitorul lui Q1 este suficient de mica, mai ales daca Q1 lucreaza la curent mare de colector.

Preselector_serie_Q1.jpg (33.84 KiB) Vizualizat de 1296 ori

Valorile pentru L1 si C1 se stabilesc in functie de frecventa de receptie. Miexul de ferita trebuie sa aiba pierderi mici (ferita NiZn) si permeabilitatea magnetica relativa sa fie de minim 80.

Utilizarea preselectorului pasiv in fata circuitului multi-Q are dezavantajul ca reactia pozitiva se modifica atunci cand se acordeaza circuitul pasiv. Se poate elimina acest fenomen neplacut daca se introduce un etaj separator intre filtru pasiv si multi-Q, cu un tranzistor in conexiune cu baza la masa.

MQ-npn-separator.jpg (36.36 KiB) Vizualizat de 1288 ori

Condensatorul C16 se conecteaza la emitorul lui Q1 din multi-Q.
Creste putin factorul de zgomot, dar daca se utilizeaza tranzistoare 2SC3355 (sau altele cu parametri la fel de buni), zgomotul circuitului este neglijabil in raport cu zgomotul benzii de receptie.

Singura problema mare la acest multi-Q este data de condensatoarele variabile cu care se regleaza reactia, greu de procurat (mai ales la valori de pF). Cu ceva pricepere se pot construi, de preperat cu axul din material izolator (textolit, plastic etc). Ar fi nemaipomenite unele de tip fluture, cu rotorul flotant.

Astept intrebari de la cei care doresc sa incerce acest circuit.

[VAX]

Cei care vor sa incerce un astfel de circuit nu trebuie sa construiasca de la inceput tot montajul. Este suficient sa construiasca doar partea cu Q1, eventual cu sarme in aer. Conecteaza la colectorul lui Q1 un fir de 1-2 metri, cu rol de antena. Bobina L1 sa aiba 20-30 de spire (in functie de banda de receptie), pentru unde scurte. Se pune un radioreceptor cu antena telescopica aproape de firul de la multi-Q. Se prinde un post slab si se acordeaza multi-Q-ul pe frecventa respectiva. Se regleaza reactia pozitiva sub pragul de intrarea in oscilatie si se observa crestea puternica a semnalului receptionat. Q1 poate sa fie un BC... sau un tranzistor de comutatie rapida. Tranzistoarele cu Ft mare si rezistenta interna a bazei mica, NF<2 dB, se folosesc doar daca vreti mare performanta.