Operazionale non collaborativo

[Damn87]

Buonasera a tutti,
Sto cercando di mettere su un trasmettitore AM a stato per ragioni puramente hobbistiche e ho ovviamente bisogno di voi . La mia idea era quella di mettere su gli stadi modulatore e finale con dei mosfet di potenza e comandare i rispettivi gate con degli opamp. Nulla di difficile insomma.

Ho iniziato montando degli IRF840 su un bel dissipatore e realizzato il circuito LC costruendomi da solo l'induttore. Sostanzialmente lo stadio modulatore non è ancora stato testato, mentre circuito LC e stadio di uscita sembrano funzionare (testati con generatore di segnale e partitori resistivi vari).

Ho quindi messo su un oscillatore a sfasamento usando una sezione di un integrato quad RC4136N: anche qui tutto ok. L'oscillatore esce con 300mV pp e una frequenza stabile e pulita di 1.25 MHz.

A questo punto ho provato a mettere su quello che credevo essere il punto più semplice, ovvero un amplificatore per portare un segnale AF opportunamente ampio sul gate del mosfet adibito a mixer. Siccome sono in fase progettuale e sto alimentando tutto a tensione ridotta ho impostato un guadagno di circa 20, in modo da non saturare l'uscita dell'opamp per via della bassa tensione di alimentazione. Comunque l'amplificatore non da segni di vita. Temo sia una cavolata, ma è tutto il giorno che ci sto sbattendo la testa.

Avete suggerimenti? Ho controllato tensioni e connessioni decine di volte, sembra veramente tutto ok. Tranne l'uscita assente. Ho fatto anche diverse prove isolando completamente l'amplificatore dal resto del circuito, ma continua a non funzionare.

Grazie in anticipo a chi vorrà aiutarmi

Damiano

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[MarcoD]

Forse qualcosa non va nella polarizzazione dell'operazionale amplificatore.
Occorre che il valore medio dell'uscita sia prossimo a metà della tensione di alimentazione.
Metterei un condensatore da 10nF in serie al 5k6 e toglierei il 10K.
Hai un oscilloscopio ?
Puoi rilevare tutte le tensioni continue presenti in assenza di oscillazione. ?
Quale è la frequenza di trasmissione ?
Quale la frequenza di risonanza del gruppo LC? Quanto è il " Q " del circuito risonante?


p.s. Visto che l'uscita dell'oscillatore è una onda quadra fra 0 e Vcc, tutto l'amplificatore successivo NON serve.

[Damn87]

Ciao MarcoD, grazie per l'aiuto

Dunque, possiedo oscilloscopio e generatore di segnali.
La frequenza dell'oscillatore è uguale alla frequenza di risonanza del circuito LC, ovvero 1.25 MHz. Non ho calcolato il Q dell'induttore, ma se necessario posso provare a misurarlo.

Forse qualcosa non va nella polarizzazione dell'operazionale amplificatore.
Occorre che il valore medio dell'uscita sia prossimo a metà della tensione di alimentazione.

Controllando col tester trovo dei valori di 6.5V circa su tutti i terminali, eccezion fatta per il terminale invertente dell'opamp di destra (4.5V)

Metterei un condensatore da 10nF in serie al 5k6

Ok, posso provare. Serve a bypassare il segnale a massa come fosse un partitore resistivo e aggiustare il bias sul valore dl terminale di uscita, giusto?

p.s. Visto che l'uscita dell'oscillatore è una onda quadra fra 0 e Vcc, tutto l'amplificatore successivo NON serve.

Questo punto non mi è molto chiaro. L'oscillatore mi produce un segnale di 300mVpp con 13V di alimentazione, per questo volevo amplificarne l'uscita. Se il suo output deve essere compreso tra 0 e +Vdc dovrei misurare 13Vpp, mi sorge quindi il dubbio che il problema sia nell'oscillatore e non nel'amplificatore successivo (sono entrambi nello stesso integrato, forse violare le condizioni di lavoro di un opamp inficia il funzionamento di tutti gli altri?).

[MarcoD]

Forse l'operazione è troppo lento per funzio are a 1 MHz.
Solo per prova. metti 1 nF posto di 10pF e misura di quanto aumenta l'uscita.
L'oscillatore ad astabile é poco stabile, meglio un oscillators LC tipo Hartley o meisner
oppure metti un modulo oscillatore a cristallo s a 1 MHz

[Damn87]

Ok, faccio questa prova e vi dico. Sul datasheet dell'integrato riportano 3MHz come unity gain bandwidth. Spero di aggiornarvi entro domani.

[BrunoValente]

Che integrato stai utilizzando? Non ha molto senso far lavorare a 1.25MHz un integrato il cui guadagno si riduce all'unità alla frequenza di 3MHz.

Non ha molto senso neanche impiegare degli operazionali negli stadi di alta frequenza di un trasmettitore e neanche utilizzare un oscillatore a rilassamento che in alta frequenza non funziona bene, infatti il tuo sta generando un segnale di centinaia di mV quando dovrebbe generare un'onda quadra di 10Vpp.

Normalmente si utilizzano oscillatori quarzati o al massimo LC che funzionano bene in alta frequenza e che sono molto più stabili del tuo che non può esserlo affatto... anche se a te sembra che lo sia.

Il carico va disaccoppiato in continua, inoltre il modulatore fatto in quel modo mi lascia alquanto perplesso.

Sono d'accordo con Marco, il secondo operazionale non mi pare stia lavorando in linearità, segui i suoi consigli.

Comunque, anche polarizzandolo correttamente, per i motivi che ti ho detto sopra, non riuscirai ad amplificare il segnale, inoltre devi tener conto che la capacità di ingresso del mosfet è molto alta, a quelle frequenze non puoi trascurarla e l'operazionale non gradisce vedere una capacità come carico.

[MarcoD]

con quale criterio hai dimensionato il circuito risonante con 22nF e 0,73 uH ?
perché non mettere 2,2 nF e 7,3 uH oppure 1,1 nF e 14,6 uF ?

metti un condensatore da 2nF ? fra drain e source del MOS modulatore: il condensatore deve apparire un cortocircuito per la portante ( cirrca 1 MHz) e un circuito aperto per l'audio.

[Damn87]

BrunoValente ringrazio anche te per l'aiuto.

L'operazionale è un RC4136N, comunque per colpa mia avete frainteso la situazione. L'oscillatore mi produce una sinusoide, non un onda quadra. Pensavo fosse normale visto che il setup è simile alla configurazione in linearità, ma a leggere i vostri commenti mi sembra di capire che non sia così e che quindi esista qualche violazione delle condizioni di lavoro dell'opamp.

Non ha molto senso neanche impiegare degli operazionali negli stadi di alta frequenza di un trasmettitore e neanche utilizzare un oscillatore a rilassamento che in alta frequenza non funziona bene, infatti il tuo sta generando un segnale di centinaia di mV quando dovrebbe generare un'onda quadra di 10Vpp.

Dite sia meglio provare con un oscillatore a ponte di Wien o abbandonare in toto gli opamp? Vorrei evitare di introdurre un altro induttore per evitare problemi di accoppiamento

Il carico va disaccoppiato in continua, inoltre il modulatore fatto in quel modo mi lascia alquanto perplesso

Hai ragione, aggiungo subito un condensatore. Il modulatore non l'ho ancora provato, che errore ho commesso? La mia idea era di usare il mosfet come modulatore di anodica. Avrei fatto questo:

Con l'oscillatore a regime avrei misurato l'assorbimento del mixer con il modulatore mantenuto in saturazione. Poi avrei polarizzato il modulatore in modo da misurare una corrente esattamente dimezzata. A questo punto avrei pensato che un segnale audio sul modulatore avrebbe modulato la portante. Sto sbagliando qualcosa?

MarcoD

con quale criterio hai dimensionato il circuito risonante con 22nF e 0,73 uH ?
perché non mettere 2,2 nF e 7,3 uH oppure 1,1 nF e 14,6 uF ?

Il criterio è stato quello di non sbilanciare troppo i valori di capacità e induttanza, che infatti distano tra loro solo un ordine di grandezza. Oltretutto in questo modo ho potuto contenere il numero di spire e usare quindi un filo unifilare di rame rigido da 1mm che sopporta tranquillamente anche la massima corrente ammessa dai mosfet.

metti un condensatore da 2nF ? fra drain e source del MOS modulatore: il condensatore deve apparire un cortocircuito per la portante ( cirrca 1 MHz) e un circuito aperto per l'audio.

Vero, aggiungo anche lui insieme a quello suggerito da BrunoValente

Spero di poter mettere mano al circuito domani, nel frattempo vi ringrazio per il vostro preziosissimo aiuto, essendo un chimico con l'elettronica sono praticamente autodidatta (e si vede)

[Etemenanki]

Mi incuriosisce un po una cosa.

Come mai proprio quella configurazione, invece del solito "classico" TX con il singolo mosfet verso massa, l'induttanza verso il positivo e la modulazione fatta a livello di pilotaggio del mosfet, come usano nella maggior parte dei piccoli TX AM ?

[Damn87]

Etemenanki non c'è un motivo vero e proprio. Per ragioni sulle quali non mi dilungo ho una discreta confidenza con i tubi a vuoto, tanto che ho già realizzato trasmettitori funzionanti a due o tre valvole. Negli impianti valvolari di potenza è prassi comune inviare la portante sulla griglia del mixer e modularla variando la tensione di alimentazione del mixer stesso utilizzando un trasformatore accoppiato a uno stadio di potenza pilotato in basa frequenza (la tensione indotta sul secondario si somma e sottrae al valore dell'anodica). Siccome sono schemi che conosco bene ne ho provato a riadattare uno sui semiconduttori, semplificandolo un po'. Tutto qui