Parasitaire oscillaties in transistorzender 2 - Opsporen en verhelpene

Maatregelen tegen parametrische oscillaties

Bij stuurtrappen laten parametrische oscillaties zich gemakkelijk onderdrukken met behulp van een serieweerstand van 10 a 100 ohm tussen collector en afstemkring, zie figuur 5. Indien een basissmoorspoel wordt toegepast moet deze in bepaalde gevallen gedempt worden met een parallelweerstand van 50 a 1000 ohm. Bij vermogensversterkers is het de bedoeling om laagfrequent resonanties op te sporen en te dempen.

Fig 5
Fig. 5. Maatregelen tegen parametrisch genereren van voortrappen met een eenvoudige parallelkring.

In het ene geval kan het dempen van een basissmoorspoel al voldoende zijn, terwijl in het andere geval een RC-netwerk als extra ontkoppeling van de collectorsmoorspoel(en) de oplossing kan betekenen. De voedingsspanning moet goed worden ontkoppeld met een tantaal-elco of een foliecondensator (MKL, etc.) van enkele microfarad. De laagfrequent ontkoppeling tussen de beide smoorspoelen bestaat uit een serieschakeling van een 100 ohm potmeter en een condensator van ongeveer 0,1 microfarad. Zie figuur 6. Terwijl men de scoop of de meter voortdurend observeert kan men door aan de potmeter te draaien of de waarde van de condensator te wijzigen een geschikte RCcombinatie uitzoeken, waarbij onder geen enkele omstandigheid het parasitair oscilleren meer optreedt. Aangezien het RC-netwerk in de collectorvoeding, in tegenstelling tot de dempingsweerstand over de basissmoorspoel, geen verlies van HF-vermogen oplevert, moeten beide maatregelen goed tegen elkaar worden afgewogen.

Fig 6
Fig. 6. Maatregelen tegen parametrisch genereren van eindtrappen

Met behulp van de beschreven schakelingen is het mogelijk om transistorzenders te bouwen, die over een groot bereik van de voedingsspanning stabiel blijven werken (dit is belangrijk bij gebruik van batterijen), zonder problemen te moduleren zijn en ook bij grote SWR van de antenne geen genereerneigingen vertonen.

Dit is in het bijzonder bij onbewaakte relaisstations van belang, omdat de eigenschappen van de antenne door b.v. ijsafzetting nogal eens aan veranderingen onderhevig zijn.

3. Frequentiedeling

Een wat minder bekend verschijnsel is de frequentiedeling. In dit geval last de betreffende trap zich niet eenduidig op de gewenste frequentie afstemmen en de collectorstroom wijzigt zich sprongsgewijs tijdens het afstemmen. De auteur heeft dit verschijnsel nog niet bij VHF-zenders waargenomen, doch wel bij HF-eindtrappen met dubbele PI-filters. Een dubbel PI-filter heeft naast de gewenste resonantie nog een tweede resonantie op een lagere frequentie. De laatste mag dus niet met de halve zendfrequentie samenvallen. Dit is echter niet altijd te vermijden en daarom moet men niet zonder meer een meervoudig PI-filter toepassen maar ook altijd aan de ingang van dit filter een afgestemde seriekring opnemen (zie figuur 1), zodat de transistor Been afstemkringen ziet met een frequentie die lager is dan de zendfrequentie. Tenslotte blijft dan alleen een eventuele nevenresonantie over van de collectorsmoorspoel, die dan natuurlijk een andere waarde zal moeten krijgen.

4. Laagfrequent generen via de voeding

Bij transistorversterkers is de collectorimpedantie haast altijd hoger dan de ingangsweerstand van de volgende trap, zodat men om onderdelen te besparen vaak een LC-trafo als laagdoorlaatfilter toepast voor de juiste aanpassing tussen beide trappen. Een scheidingscondensator zorgt ervoor dat de voedingsspanning van de collector van de voorgaande trap niet op de basis van de volgende trap terechtkomt. En om die scheidingscondensator gaat het in dit hoofdstukje.

In figuur 7 is een "standaard" versterker geschetst, terwijl de bewuste scheidingscondensatoren met pijlen zijn gemarkeerd.

Wanneer men de scheidingscondensatoren te groot kiest en bovendien in plaats van basissmoorspoelen gewone ohmse weerstanden kiest (zoals gebruikelijk bij laag vermogen versterkertrappen), dan ontstaat een breedbandige, tot in het laagfrequent gebied werkende, meertrapsversterker, die via de inwendige weerstand van de voedingsbedrading in genereren slaat omdat de toegepaste ontkoppelcondensatoren in het voedingsgedeelte voor LF klein zijn gekozen (doch voldoende groot voor HF).

Fig 7
Fig. 7. De pijlen geven de kritische scheidingscondensatoren aan, welke zo klein mogelijk genomen dienen te worden om laagfrequent genereren via de voeding te vermijden.

Om dit gevaar te omzeilen moeten de scheidingscondensatoren tussen de verschillende trap-pen zo klein mogelijk worden gekozen. Men kan ze zelfs zo klein kiezen, dat ze een deel van het aanpassingsnetwerk vormen en dus uitgestemd worden.

5. Generen op de werkfrequentie

Op zichzelf is het niet waarschijnlijk dat bij VHF- en UHF-zenders genereerneigingen op de werkfrequentie zullen optreden, omdat de vermogensversterking van transistoren in dit frequentiegebied niet erg groot is. Maar vaak worden meerdere versterkertrappen op een vrij klein oppervlak gebouwd, zodat gemakkelijk terugwerking van de uitgang naar de in-gang kan optreden. Vanwege het feit, dat de terugwerking capacitief of inductief is, heeft deze terugwerking tevens een verstemmend karakter. In geval van instabiliteit komen de verschijnselen overeen met de eerder besproken parametrische oscillaties. Ook de meetopstelling is eender, zie de figuren 3 en 4.

Indien de zender is opgebouwd uit een aantal afgeschermde kamertjes, dan kan het typische verschijnsel zich voordoen dat de zaak alleen stabiel werkt zolang de deksel niet wordt gesloten. Zodra echter de deksel erop wordt gedaan gaat de zender genereren. Hieruit moet men niet de conclusie trekken dat afscherming tussen de trappen ondoelmatig zou zijn. Deze opbouw vormt voor een goede onderdrukking van ongewenste uitstraling een reeds lang geaccepteerd systeem en is altijd aan te bevelen. De verkiaring van dit "dekseleffekt" is dat de spoelen van de eindtrap in de afschermwanden stromen induceren, die bij gesloten deksel op de ingangskring kunnen inwerken wanneer deze laatste niet extra is afgeschermd. Op grond hiervan moet men niet meer dan twee afgestemde versterkertrappen in een gesloten doos samenbouwen bij gebruik van 28 volt voedingsspanning. Bij 12 volt voedingsspanning kan men eventueel tot drie trappen gaan, omdat de versterking bij lagere spanning geringer is.

Een andere oorzaak van genereren op de werkfrequentie is de toepassing van een geaarde basisschakeling, ongeacht bij welke trap. Vanwege de zelfinductie van de basisaansluiting, zowel binnen als buiten de transistor, leidt dit haast altijd tot genereerneigingen die zich openbaren als een zeer scherpe afstemming van de collectorkring.

Het toepassen van geaarde basisschakelingen moet dan ook ten sterkste worden ontraden.

Literatuur

DJ1ZB, Hans-Joachim Brandt: Erkennen und beseitigen von Störschwingungen in Transistoren, UKW-Berichte 2/1976.