VFO 3,5-3,8MHz tak trochu jinak

Ve chvíli, kdy se nám Dečkařům otevřely KV pásma netrpělivě jsem se vrhl do stavby transceiveru pro pásmo 80m. Při brouzdání po internetu mě zaujaly stránky F6BQU https://lpistor.chez-alice.fr/radio2.htm kde je popsáno několik zajímavých konstrukcí QRP zařízení. Nakonec volba padla na mini transceiver ANTEK. Antka jsem dokončil těsně před loňskými Vánocemi a během nich jsem s ním udělal několik desítek krásných spojení a tak nějak si „ohmatal“ provoz v pásmu 80m. Pěkné reporty a i pochválení modulace mě přesvědčilo o tom, že by bylo dobré vybavit Antka lepším a stabilnějším VFO. V původním zapojení je řešen jako Colpittsův oscilátor s ladicím kondenzátorem s kapacitou 15pF. Už problém sehnání alespoň podobného, když už ne stejného kondenzátoru, jeho cena a následné použití dostatečného převodu, tak, aby ladění bylo jemné, následná cena celé této sestavy a v neposlední řadě mechanická konstrukce může mnoho zájemců o stavbu nakonec odradit. Rozhodl jsem se pro novou stavbu s tím, že Antka vybavím kmitočtovou syntézou. Během realizace, kdy jsem čerpal z různých zdrojů mě zaujalo zajímavé zapojení VFO, které ve smyčce využívá zpožďovací linky z barevného televizoru. Poměrně jednoduché zapojení, které by vyřešilo kmitočtovou stabilitu a ladění pomocí 10tiotáčkového potenciometru i použití potřebného převodu, tedy zjednodušení celkové mechanické konstrukce zařízení.

I cena  potenciometru (Aripot) 250Kč (GES) je poměrně přízvivá k ceně celého zařízení. Po částečné úpravě zapojení z původního pramenu mě dosažené výsledky natolik upokojily, že jsem navrhl samostatný plošný spoj a VFO lze použít např. jako přídavné, nebo integrovat do jakéhokoliv zařízení.

Základní údaje

• Výstupní kmitočet:                                  8,62-8,92 MHz
• Při mf kmitočtu:                                    5,12MHz (příčkový krystalový filtr)
• Výstupní impedance:                               50W
• Výstupní napětí:                                    200-250mV
• Potlačení 2.harmonické:              lepší jak 60dB
• Potlačení 3. a vyšších harm.:               lepší jak 75dB

Popis zapojení

Napěťově řízený oscilátor T1 pracuje v  žádaném výstupním rozsahu kmitočtů. Napětí pro směšovač je vyveden přes oddělovací zesilovač T2 a pásmovou propust realizovanou mírně nadkriticky vázanými rezonančními obvody, která se výrazně podílí na potlačení nežádoucích produktů. Na tento výstup je navázán oddělovací stupeň T3 pro číslicovou stupnici.Z kolektoru T1 je signál veden na vstup děličky 1:128, obdélníkový signál na výstupu je derivován RC členem. Jehlové impulsy jsou zesíleny tranzistorem T4. Tento zesílený signál je veden: 1. přímo na vstup S klopného RS obvodu a za 2. přes zpožďovací linku, zesilovač T5 na vsup R. Impuls přicházející na vstup S nastaví RS klopný obvod na logickou 1, za dobu zpoždění impuls na vstupu R vrátí klopný obvod do výchozího stavu log. 0. Sled impulsu z děličky vytvoří tedy na výstupu RS klopného obvodu obdélníkové napětí jehož střída je úměrná kmitočtu oscilátoru. Toto napětí se pomocí integračního členu R14,C15 a R15,C17 převede na stejnosměrné a přivádí na invertující vstup operačního zesilovače pracujícího jako komparátor napětí. Na neinvertující vstup se přivádí referenční napětí z napěťového děliče jehož součástí je proměnný 10tiotáčkový potenciometr P2. Komparátor porovnává obě napětí a jeho výstupní napětí vyhlazené dolní propustí RC ovládá kapacitní diody v obvodu oscilátoru. Ladění VFO se tedy řídí změnou potenciometru (referenčního napětí).Zpožďovací linka je stejná jako se používají v barevných TV, zpoždění 64 ms což odpovídá kmitočtu 15625 Hz, které vynásobeny dělícím poměrem děličky určují schopnost přeladění oscilátoru (15625x128=2MHz). To znamená, že oscilátor může pracovat  v rozsazích násobků 2MHz, např. 2-4MHz 4-6MHz 6-8MHz. Nejvyšší použitelný kmitočet je dán kvalitou zpožďovací linky a schopností děličky. V oblasti okrajů daného pásma se začíná projevovat nestabilita a tak není dobré volit mf kmitočet tak, abychom se pohybovali v této oblasti kmitočtů. Takže pokud je to možné volíme mf kmitočet tak, abychom se pohybovali v okolí středu daného pásma přeladění, nebo volíme děličku s jiným dělicím poměrem a tím změníme pásmo přeladění VFO.Na pozicích D1-D4 byly použity varikapy BB105, 2 jsou osazeny ze strany součástek a 2 ze strany spojů s minimálními vývody, v případě použití BB109 postačí 2ks těchto varikapů.

Konstrukce a oživení VFO

VFO je osazen na jednostranné desce plošných spojů, viz foto, v mém případě chybí P1, P3, které slouží k nastavení potřebného přeladění v celém rozsahu 10tiotáčkového potenciometru. Byly postaveny 3ks VFO a všechny pracovaly na první zapojení. Pokud věnujeme pozornost kontrole součástek před zapájením a pečlivě namotáme potřebné cívky, neměli by být s oživením vetší problémy. Cívky jsou namotány na tzv. pardubických kostrách, které byly použity velmi rozšířeně v zařízeních jako VXW100, PR21, PR11, VR20, VR21, ze kterých je možno tyto kostřičky vytěžit, na těla kostřiček jsou navléknuty papírové podložky 5 a zafixovány vteřinovým lepidlem, slouží jako dorazy pro vinutí. Jádra jsou použita ze sortimentu bývalého podniku PRAMET Šumperk N05 (modré označení), neb podobné pro kmitočty 5-10MHz. K oživení VFO potřebujeme minimálně vf milivoltmetr, čítač a nejlépe ručkový voltmetr, i když číslicový multimetr též vyhoví, ručkovým lépe sledujeme změnu ladícího napětí pro varikapy. VFO, jak píšu výše by mělo pracovat na první zapojení, přesto je dobré osadit jednotlivé celky a oživit je. Máme-li možnost nastavit pásmovou propust L2, L3 pomocí wobleru  je dobré nejdříve osadit na desku tranzistor T2 včetně C3,R3 až po T3, R5 tedy oddělovacího zes. pro stupnici. Dále osadíme všechny blokovací kondenzátory na napájení včetně elektrolytických a oddělovací odpor R6. Přivedeme napájecí napětí a na C3 přivedeme signál z wobleru. Sondu zapojíme na výstup pro směšovač. Změnou indukčnosti pomocí jader nastavíme šířku pásma asi na 0,5MHz pro pokles 2dB v přelaďovaném pásmu, pokud je šířka pásma velká zmenšením kapacity C6 a naopak dosáhneme potřebné šířky, výsledná křivka by měla být mírně nadkritická, viz foto. Pokud tuto možnost nemáme zapojíme i obvody oscilátoru a laděním L2 a L3 se snažíme dosáhnou stejného efektu, tedy v celém přelaďovaném pásmu max. poklesu výstupního vf napětí 1dB, kontrolu provádíme vf milivoltmetrem nebo osciloskopem.Výstupní napětí by mělo být v rozsahu 200-250 mV, na osciloskopu rozkmit šš asi 800mV. Na kolektoru T1 by měl být rozkmit napětí 1,5-2 V. Je-li vše v pořádku osadíme IO1, tranzistory T4 a T5, zpožďovací linku a  IO2. Připojíme opět napájení a na výstupu děličky kontrolujeme obdélníkové napětí o frekvenci 128x menší než frekvence oscilátoru o rozkmitu 5V. Na kolektorech tranzistorů by měli být úzké záporné impulsy 0,5ms, rozkmit asi 11 V. Na výstupu klopného obvodu RS jsou obdélníkové impulsy jejichž střída se mění v závislosti na kmitočtu oscilátoru což simulujeme změnou polohy jádra v cívce. Chová-li se vše OK osadíme zbylé součástky včetně Aripotu a přistoupíme k nastavení pásma přeladění v celém rozsahu otáčení potenciometru pomocí P1, P3. Trimry  P1,3 nastavíme na minimální odpor tedy na P2 budeme mít napětí 12 V. Potenciometr natočíme tak, že na běžci nastavíme napětí 5 V. Potom jádrem cívky L1 prolaďujeme a zároveň voltmetrem kontrolujeme ladící napětí pro varikapy v bodě R21,C20,R22, jakmile dojde k „zachycení“ začne se toto napětí plynule měnit v rozsahu asi 0-8,5 V, nastavíme napětí 3-4 V. Potom natočíme P2 k P1 a změnou P1 nastavíme horní hranici požadovaného kmitočtu, potom otočíme P2 k P3 a nastavíme dolní požadovaný kmitočet, vše opakujeme několikrát, jelikož se nastavení vzájemně ovlivňuje. Jakmile máme přeladění nastaveno kontrolujeme voltmetrem napětí pro varikapy, mělo by se pro pásmo přeladění pohybovat v rozmezí 2-6,5 V, toto dostavení provedeme nepatrnou změnou jádra L1. Pokud bychom se během nastavení pásma přeladění pomocí P1,P3 dostali do „mrtvého“ stavu, tedy nebude se kmitočet měnit docílíme toho malou změnou jádra L1. Na závěr znovu zkontrolujeme úroveň výstupního vf napětí, max. pokles pro celé pásmo 2dB. Tím je oživení dokončeno a VFO je připraven k použití.

Rozpis součástek

• R1,3,4                         120kW
• R2                               390W
• R5                               470W
• R6                               100W
• R7,8                            47kW
• R9,11,13                     1kW
• R10                             220W
• R12,19                                    3,3MW
• R14,15,16                   220kW
• R17,18                                    3,3kW
• R20                             120kW
• R21                             10kW
• R22                             100kW
• C1,5,7                         47pF
• C2,3,8                         33pF
• C4                               1nF
• C6                               5,6pF   nastaví se při oživení
• C9,15,16,17,20          10nF
• C10,13,21                   100nF            (5ks)
• C11,14                                    10mF
• C12                             470pF
• C18                             3,9nF
• C19                             220nF (svit.)
• T1-3                            BF245A (B)
• T4,5                            BC547
• D1-D4                         BB105            (neb podobné), při použití BB109 postačí 2ks
• D5                               1N4148
• D6                               Zenerova dioda 5V
• IO1                             74HC4024
• IO2                             4011
• IO3                             CA3140
• P1,P3                          64Y-20K0 (trimr GES)
• P2                               534-5K00 (Aripot 10tiotáčkový GES)
•  
• Zpožďovací linka z barevného TV
•  
• L1,2,3              kostry cívek tzv. „pardubické“ Æ5mm včetně hliníkového krytu jádro Æ3mm N05 (Pramet)
•  
• Navíjecí předpis, nejprve navineme vazební vinutí a potom vinutí hlavní (viz foto)
•  
• L1        vazební vinutí                5závitů smalt. drátem Æ 0,15mm
•             hlavní vinutí                25závitů smalt. drátem Æ 0,15mm
• L2                                           25závitů smalt. drátem Æ 0,15mm
• L3        vazební vinutí                6závitů smalt. drátem Æ 0,15mm
•             hlavní vinutí                25závitů smalt. drátem Æ 0,15mm

Schéma zapojení

Osazení součástek na DPS

Motiv DPS pro výrobu 80mm x 65mm

Postavený ANTEK s popsaným VFO