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Na ja, nichts ist in der Praxis ideal, aber solange man es nicht ausprobiert hat, weiß man nicht, wie es wirklich wird.
Ausserdem habe ich eine Idee um einen Spannungshub für unipolare digitale Signale zu halbieren. Wenn man für L Pegel am Ausgang -2,5V festlegt, dann wird es für H Pegel am Ausgang +2,5 V. Die Nulllinie wird sowieso immer am Oszi festgelegt. Für bipolare Signale wird dann am Ausgang 0 V festgelegt, was sich mit einfachem Schliesser realisieren lässt.
Die o.g. zwei interessante Sachen haben mich dazu bewegt, dass ich doch einen aktiven DC Tastkopf mit BFR91A zu bauen versuche. Und als erstes möchte ich den FET mit bipolarem Emitterfolger zu ersetzen, um die Eingangsspannungen Bereich ohne Teiler zu erweitern. Mit dem BFR91A scheint die Eingangskapazität um 3 pF erreichbar zu sein.
Es wäre auch interessant deinen aktiven Tastkopf mit ICs mit meinem diskret aufgebautem zu vergleichen. :)
MfG
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Auch mit dem FET am Eingang hat man mehr als 0,5 V möglichen Spannungshub. Die Schaltung mit den 2 FETs sollte sogar einige Vorteile gegenüber einem Emitterfolger haben. Die Temperaturdrift sollte eher klein sein. Vor allem hat man mit dem JFET viel weniger Bias-Strom. Für eine HF tastkopf stört das ja wenig, aber bei DC Messungen schon.
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Das sind schon Argumente um den FET am Eingang zu benutzen, vor allem bei CMOS Schaltungen. Dann muss man halt einen 5:1 Spannungsteiler am Eingang haben und das Eingangssignal danach 5-fach verstärken, was kein Problem seien sollte.
So wie ich das sehe, die Eingangstufe mit zwei FETs hat fast keine Abschwächung des Eingangssignals, kann aber den linearen Bereich des EingangsFETs nicht erweitern. Ich bleibe also bei einem FET und grösserer Verstärkung in Folgestufen.
Dann bleibt mir nur eine neue nichtinvertierende Ausgangstufe mit 5 V Hub (von -2,5 V bis +2,5 V) neu zu bauen und die schon geprüfte Eingangstufe zu verwenden. Um den max. Ausgangstrom auf 100 mA zu erhöhen werde ich wahrscheinlich zwei paralell geschaltete BFR91A mit Ausgleichswiderständen in Emittern anwenden müssen, da die Versorgungsspannungen +/-5 V betragen werden.
MfG
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Hallo!
Ich habe nach dem Entfernen des seriell mit dem Kabel geschaltetem Widerstands R7 (51 Ohm) und Einlöten der ermittelten R5 und C3 keine Änderungen beim Verhalten des Tastkopfes festgestellt. Der aktualisierte Schaltplan ist im Code.
Danach habe ich noch ein bischen mit dem Tastkopf und einem Radio gespielt, um ihn bei konkreter Anwendung zu testen. Dabei hat es sich gezeigt, dass bei ungünstiger Lage des Tastkopfes gegen Antenne, kann es wegen Ausstrallung aus dem Tastkopf, vor allem im UKW Bereich, zu Oszillationen kommen. Deswegen wenn jemand den aktiven HF Tastkopf bei Radios verwenden möchte, wäre die Abschirmung der Schaltung und eventuell des Kabels für Spannungsversorgung erforderlich.
MfG
Code:
GND GND
=== ===
| |
--- C8 --- C9
--- µ1 --- µ1 ____
| | +5V | |
+------------+--+--+-----+--|7805|-+---< +24V
| | | | |____| |
2,5mAX 6mAX 7,5X C6 --- | --- C7
| | mA | µ1 --- | --- µ1
| .-. | | | |
| | |R4 | === === ===
C1 | | |330 | GND GND GND
µ33 | R3 '-' |
|-+ ___ | |/
|| | T1 +-|_*_|-+---| T3 C4
<--||-+->|-+ | 33k | |> 47µ
|| | | || | |/ | +[/
| +-||-+-----| T2 +--[|-+ RG174 Oszi
| | || |> | [\ | ___ ____ -
| | | |C5 +--(___(-(___(-+-(o)
| | C2 | |µ1|| | | | -
| | µ33 +---+ +--||-+ === .-. |
| | | | | || GND R7| |===
.-. .-. | .-. .-. 51| |GND
R1 | | |*|R2 C3--- |*|R5 | |R6 '-'
10k| | | |200 *--- | |75 | |330 |
'-' '-' 20p| '-' '-' ===
| | | | | GND
=== === === === ===
GND GND GND GND GND
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Beim Stromversorgungskabel solle man einen extra Filter (z.B. Ferriteperle) einplanen. Wegen einer möglichen Masseschleife eventuell auch wäre auch eine Induktivität in der Masse zum Netzteil sinnvoll.
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Hallo Besserwessi!
Ich werde mit dem nächstem Tastkopf (siehe Code) mir mehr Mühe geben, weil das wird hoffentlich der letzte, den ich bauen würde. Er soll den zuletzt gebauten ersetzen, da er sich in der Schalterstellung 1:1 und AC auch für Messungen von kleinen HF Spannungen eignen sollte. Wenn er aber wegen Umschalter zu große Eingangskapazität hätte, würde ich die Schalter entfernen und den zuletzt gebauten noch "feilen".
Die Lochrasterplatine und Montageplan habe ich schon fertig und hoffentlich noch heute komme ich zum Aufbau. Ich habe es nur vorläufig grob dimensioniert, da ich die Ausgangstufe in der Praxis noch nicht kenne. Wenn Du ein bißchen Zeit fürs Anschauen hättest, freue ich mich auf deine Beurteilung. :)
MfG
Code:
+---+------------+---+-------+-----o +3,5V
T1 = BF245A | X 5mA 10mA X | |
| | | | --- C5
T2 = BF324 | V D1 R6 .-. X 20mA --- µ1
| - 1N4148 300| | | |
T3...T5 = BFR91A | | | | | ===
| V D2 '-' | GND
2,5mA X - 1N4148 | |/
| | +-| T4
AC | .-. | |>
/ | | |R4 | |
+-o/ o-+ | | |300 | .-.
| DC | | '-' | | |R8
| | 1:1 |-+ | ||C4? |/ | |10
| || | o--o | T1 +-||-+ +--| T3 '-' RG174 Oszi
<-+--||--+--o-- --o--+-->|-+ | || | | |> | ___ ___ -
|| o o | | |< === | | +-(___(- -(___(-+-(o)
10:1| | | +-| T2 GND | | | | | -
C1 +---+ | | | |\ | | |/ === .-. |
µ33 |\ | | .-. .-. | | +-| T5 GND R11| |===
|/\.-. |R2 | |R3 | | +-------+ | |> 51 | |GND
C2 --- | | |10k| |200| | | | | GND '-'
? --- | | | '-' '-' .-.R5 AC R7.-. .-. === |
/ / |R1'-' | | | | |300 / 63| | | |R9 | ===
/\|| |91k| | === === | | +-o/ o-+ | | | |10 --- C6 GND
+-||---+---+--+ GND GND '-' | DC | '-' '-' --- µ1
| ||\ | | | | | |
=== +--+-->---+--+---+-------+-----o -3,5V
GND C3 D3
? 1N4148
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Die Widerstände R8/R9 sollen glaube ich etwas größer. 22 Ohm sollten besser passen. Bei dieser art Endstufe solle das Verhältnis von Lastwiederstand (50 Ohm) zu R9 gerade die Hälfte der Verstärkung sein. Dann hat man einen gleichmäßige Klasse A Betreib der beiden Transistoren.
Vm Punkt zwischen R5 und D3 sollte vermutlich noch eine Kondensator nach Masse. Der DC Arbeitspunkt könnte man relativ kritisch einzustellen sein, da gehen zumindest die Parameter des Fets ein. R3 kommt mit sehr klein vor, da wird man recht viel Amplitude verlieren. Da wäre ein 2 ter FET als Stromquell wohl besser.
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Viellen Dank für so optimistische Bewertung der Schaltung. :)
Die Verstärkung der Ausgangstufe ist für die positive Halbwelle ca. R6/R7 und für die negative ca. R11/R10. Ich habe extra so niedrigen R9 gewählt um den Hub der Ausgangsspannung möglichst groß bei so niedrigen Versorgungspannungen zu haben. Erhöhen des R9 erfordert bei gleichem Hub Erhöhung der Versorgungsspannungen, was Erhöhung der Wärmeentwicklung mit sich bringt. In dem HF Tastkopf bei 0,36 W verbratener Leistung hat das Gehäuse schon um 40°C und ich möchte das gleiche Gehäuse verwenden.
Der R3 sollte auf dem S des FETs möglichst genau +0,5V geben, um im linearem Bereich des FETs für Eingangsspannungen +/-0,5 Vzu bleiben. Die nötige für 1:1 Übertragungfaktor Verstärkung sollte die Ausgangstufe + evtl. der T2 aufbringen.
Mit dem Tastkopf erwarte ich noch viel Probleme, aber mit möglichst einfacher Schaltung muß man anfangen, damit der Tastkopf am Ende noch tragbar ist. :)
Es wäre ein Wunder wenn so einfache Schaltung ohne Änderungen problemlos und temperaturstabil funktionieren würde.
MfG
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Ich glaube das mit der negativen Halbwelle ist noch fasch verstanden. Im Nutzbaren bereich arbeiten imm beide Ausgangstransistoren zusammen und teilen sich die Last idealerweise. Die Verstärkung für T5 ist dann 2 x R11 / R10, denn die Hälfte der Ausgangsleistung soll ja T4 liefern.
So wie gezeichnet würde T4 fast nicht zum Ausgangsstrom beitragen, sondern einen fast konstanten Strom liefern. Das Problem mit der Verlustleistung sehe ich auch, aber diese Endstufe hat nun mal diese Einschränkung das R11/R10 wenigstens näherungsweise zur Verstärkung passen muß. Wenn man Leistung sparen will, könnte man T3 mit weniger Strom arbeiten lassen.
Wenn man ohnehin schon einen PNP Transistor ein der Schatung hat, könnte man eigentlich auch die Endstufe klassisch einem NPN-PNP Paar aufbauen, so ähnlich wie bei Audio Verstärkern üblich, nur halt ohne Gegenkopplung und mit mehr Ruhestrom.
Wegen der Probleme mit der Leistung hatte ich ja schon von Begin einen IC Verstärker in Erwägung gezogen (z.B. max4012, LT1227 oder LT1399). Allerdings wird man da wohl den Widerstand am Ausgang brauchen. Der max4012 wäre kaum größer als einzelner Transistor, wenn man denn so klein löten mag.
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Ich habe versucht die Ausgangsstufe rein theoretisch, so wie ich sie ausgedacht habe, zu beschreiben. Es ist möglich, das da ein Denkfehler steckt, den ich selber nicht sehe.
Der T4 arbeitet in Kollektorschaltung mit Ku~1, der T5 in Emitterschaltung mit Ku~ -R11/R9 und der T3 in Emitterschaltung mit Ku ~ -R6/R7. Im Ausgangszustand bei 0 V am Ausgang fließt durch R11 kein Strom. Durch T4 und T5 fliesst der gleiche Strom. Bei wachsender negativer Halbwelle auf der Basis von T3 wird die Spannung auf seinem Kollektor wachsen und auf seinem Emitter sinken. Als dessen Folge wird durch den T4 mehr Strom fliesen und die Spannung auf seinem Emitter und R11 gleich wie auf dem Kollektor von T3 wachsen. Gleichzeitig wird der Strom durch T5 sinken und die Spannung auf R11 wird R11/R9 mal mehr als auf seiner Basis sinken. Damit beide Transistoren gleich seinen Kollektorstrom ändern muß R6/R7=R11/R9 sein. Die Transistoren T4 und T5 sollten abwechselnd und in reiner B Klasse nie gleichzetig leiten. Für positive Halbwelle sollte der Strom durch T3+R8 von +3,5 V durch R11 zu GND und für negative Halbwelle durch T4+R9 von GND durch R11 zu -3,5V fliessen. Sollte die Ausgangstufe nicht wie gewünscht arbeiten, würde ich eine andere, schon bekannte anwenden.
MfG
