Als Teil meiner Diplomarbeit muss ich eine Verstärkerstufe mit möglichst geradem Frequenzgang von 5 bis 15MHz und einer Ausgangsleistung von min. 25W (Dauerbetrieb) bauen. Das grundsätzliche Problem ist aber nun, das es sich um kapazitive, resisitive oder induktive Lasten handeln kann. Wie kriege ich den Verstärker unter diesen Bedingungen stabil? Woher bekomme ich brauchbare Infos? Ich habe schon mal eine 27MHz CB Senderendstufe erfolgreich aufgebaut, bin also kein kompletter Anfänger in diesem Bereich. Die Effizienz der Schaltung ist unwichtig und die Spannungsversorgung ist auch nicht Teil der Aufgabe (Versorgung mit Labornetzteil).
Mario schrieb: > Wie kriege ich den Verstärker unter diesen Bedingungen stabil? Stabilität ist nur eines der Probleme. Ob eine Stufe unter allen Lastbedingungen stabil sein kann, kann man an den S-Parametern sehen. Das wird in einschlägigen Lehrbüchern behandelt. Das nächste Problem ist, ob und wie lange die Endtransistoren die reflektierte Leistung aushalten oder ob sie abfackeln. Das steht evtl. in den Datenblättern, aber meist nur für bestimmte Frequenzbereiche. Fraglich ist auch, ob die Endstufe unter allen Lastbedingungen mit Vollaussteuerung arbeiten muss. Oft kann man ja mit reduzierter Leistung die Anpassung vornehmen und dann erst auf hohe Leistung umschalten.
Mario schrieb: > Wie kriege ich den Verstärker unter diesen Bedingungen stabil? Wenn es auf Effektivität nicht ankommt, kannst du mit 100 W fahren und ein 6-dB-Dämpfungsglied passender Verlustleistung nachschalten. ;) Das verheizt natürlich dann 75 W, aber es reduziert die für den Verstärker sichtbare Fehlanpassung drastisch. Ansonsten ist halt die Frage, in welcher Form und Geschwindigkeit sich die Last ändert. Für automatisch arbeitende Antennenanpassgeräte gibt's ja durchaus Beispiele.
Eine Moeglichkeit waere auch, die Endstufe ueberzudimensionieren, und die Reflektionen und Fehlanpassungen in der Endstufe zu verbraten. Also fuer mindestens doppelte Leistung ausgelegt. Es gibt auch Transistoren, die fuer starke Reflektionen ausgelegt sind, Werbung "no destroy". Kapazitive oder induktive Last, was soll das genau heissen? Das Antennenanpassgeraet wurde ja schon genannt. Eventuell musst Du ja den Bedingungen entsprechend ein Anpassgeraet konstruieren, was eine Kompensierung (L oder C)vornimmt.
Mario schrieb: > Wie kriege ich den Verstärker unter diesen Bedingungen > stabil? Abblocken, verdrosseln, abschirmen. Das hilft i.d.R. gegen die ungewollten Rückkopplungen. Über-Alles-Gegenkopplung ist bei klassischen HF-Endstufen nicht üblich, kann also auch keine Stabilitätsprobleme geben. Anpassung über "resistive Zwangsanpassung" --> Dämpfungs- glieder, wie von Jörg beschrieben. Ggf. sind auch zwei getrennte Dämpfungsglieder zu je 3dB am Anfang und am Ende der Leitung sinnvoll. Verstärker natürlich entsprechend größer auslegen und an die Kühlung der Dämpfungsglieder denken (!). > Woher bekomme ich brauchbare Infos? Amateurfunk-Literatur. 5MHz...15MHz ist ungefähr 80m...20m. Normale Kurzwelle. Z.T. gibt auch AppNotes von Transistorherstellern (z.B. von Philips). > Ich habe schon mal eine 27MHz CB Senderendstufe erfolgreich > aufgebaut, Na also, das passt doch.
Endstufen die für solche Anwendungen gebaut sind arbeiten in der Regel im A-Betrieb. Das bedeutet das, ohne Ansteuerung die meiste Verlustleistung anfällt, und bei Vollaussteuerung nur noch die Hälfte als Verlustleistung abgeführt werden. Diese Endstufen sind was die reflektierte Leistung betrifft, schon mal weitgehend immun. Der zweite Punkt ist die maximal auftretende Spannung und Strom an den Endtransistoren. Wenn man die Endtransistoren mindestens für den doppelte Spitzenspannung und Spitzenstrom dimensioniert, welche bei Vollaussteuerung auftreten, dann müsste die Endstufe immun gegen jede Art von Last sein. Bei breitbandigen Endstufen wird man eh kein Anpassungsnetzwerk mit Schwingkreisen vorsehen, sondern mit breitbandigen Transformatoren, und die Endstufe selbst kräftig gegenkoppeln, um einen linearen Frequenzgang zu erzielen. Siehe Konstruktion von KW Transistor-Endstufen von 2-30MHz. Bei Endstufen mit Anpassung mit Hilfe von Schwingkreisen muss man bei der Dimensionierung der maximal auftretende Spitzenspannungen und Spitzenströme noch die Güte des Schwingkreises am Ausgang berücksichtigen. Deswegen sollten Anpassungskreise eine möglichst geringe Güte aufweisen. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > noch die Güte des Schwingkreises Genau die hohe Güte/Resonanz gibt "schöne" Spitzen, die man kaum erwartet bei so niedriger Speisespannung.
Schau mal, was man vor 50 Jahren schon konnte (HP467A): http://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1965-06.pdf Mit den heutigen Transistoren sollten auch 25W und 15MHz kein größeres Problem darstellen.
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Mario schrieb: > Das grundsätzliche Problem ist aber nun, das > es sich um kapazitive, resisitive oder induktive Lasten handeln kann. Eine reine Kapazität oder Induktivität kann mit der Wirkleistung von 25W nichts anfangen. Du brauchst also unbedingt einen "Schluckwiderstand", der im Notfall 25 W aufnehmen kann... Bitte präzisiere doch mal die in Frage kommenden Lasten. Diese sollten durch ein variables Anpassglied, z.B. ein L- Glied, an den Verstärkerausgang angepasst werden. Alles andere ist Murks.
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DH1AKF K. schrieb: > Eine reine Kapazität oder Induktivität kann mit der Wirkleistung von > 25W nichts anfangen. Du brauchst also unbedingt einen > "Schluckwiderstand", der im Notfall 25 W aufnehmen kann... Hier geht es lediglich darum das die Endstufe bei jeglichen Lasten stabil bleibt und nicht zerstört werden kann. Natürlich wird bei einen SWR von unendlich keine Wirkleistung übertragen. Das wird der TO wohl auch selber wissen. Es gibt auf dem Markt Endstufen, welche genau diese Forderungen erfüllen Amplifier Research z.B. oder Franconia. Alles Endstufen für EMV Messungen. Aus dieser Verstärkerserie gibt es welche die lückenlos von 100KHz-1GHz 100W abgeben können. Diese sind absolut stabil gegen jegliche Lasten. Diese haben auch keinen Schluckwiderstand, und auch keine selektiven Anpassnetzwerke. Ralph Berres
foo schrieb: > Das nächste Problem ist, ob und wie lange die Endtransistoren die > reflektierte Leistung aushalten oder ob sie abfackeln. das ist eigentlich kein Problem, man muss den Transistor nur durch eine Röhre ersetzen und diese nicht zu knapp dimensionieren. ...damit eine strahlungsgekühlte Senderöhre kaputt geht brauchts rohe Gewalt (oder einen Hammer)
Schreiber schrieb: > ...damit eine strahlungsgekühlte Senderöhre kaputt geht brauchts rohe > Gewalt (oder einen Hammer) Na dann betreibe mal eine 1KW Röhrenpa ohne Antenne. Auf Grund des hohen Übersetzungsverhältnis von Röhreninnenwiderstand zu Last sind in der Regel die Anpassungskreise relativ schmalbandig und haben deswegen eine hohe Güte. Wenn die Last da mal fehlt!! Dann kannst du mal sehen wie es funkt und kracht. Solche breitbandigen unkaputtbaren Endstufen kann man eigentlich nur mit sowohl in der Spannung als auch dem Strom und Leistung überdimensionierten Endtransistoren bauen. So wird es auch in der Regel gemacht. Heute gibt es eigentlich keinen ernsthaften Grund mehr Endstufen mit Röhren aufzubauen. Den heutigen modernen LD-Mos Transistoren kann keine Röhre mehr das Wasser reichen. Ralph Berres
DH1AKF K. schrieb: > Diese sollten durch ein variables Anpassglied, z.B. > ein L- Glied, an den Verstärkerausgang angepasst werden. Das ist nicht immer praktikabel. > Alles andere ist Murks. Das ist, höflich formuliert, nicht richtig. Es gibt z.B. Anwendungen für breitbandige Ultraschalltechnik; die Transducer sind dann z.B. im Bereich 1MHz...100MHz einsetzbar und fast reine Kapazitäten. Ein Variometer am Messkopf ist häufig nicht tolerabel. Die einzige - und durchaus etablierte - Möglichkeit für diese Fälle ist die Zwangsanpassung mit Dämpfungsgliedern.
Also muss ich die Schaltung einfach deutlich überdimensionieren und dann einen gut gekühlten Anpassungswiderstand verwenden? Woher bekomme ich Infos z.B. über die breitbandigen Ultraschallendstufen? Eine kapazitive Last scheint das größte Problem darzustellen, resistive Lasten sind gutmütig und bei induktiven Lasten gibts genug Material, da Motoren und Lausprecher häufige Anwendungen und anscheinend auch nicht ganz so problematisch wie kapazitive Lasten sind. Bei meiner Anwendung handelt es sich um (universitäres) Messequipment. Eine Anpassung wärend der Aufnahme eines Frequenzganges ist leider nicht wirklich möglich, sehr wohl aber eine Kalibrierung vor den Messungen an einer bekannten Last. Der Frequenzgang muss also nicht wirklich perfekt linear sein, aber möglichst reproduzierbar. Und das Teil muss wirklich robust sein, im Laboreinsatz werden keine Gefangenen gemacht!
Mario schrieb: > Das grundsätzliche Problem ist aber nun, das > es sich um kapazitive, resisitive oder induktive Lasten handeln kann. Mario schrieb: > Eine kapazitive Last scheint das größte Problem > darzustellen, Vielleicht schreibst du uns erst mal wie die Last tatsächlich aussieht, bei welche du 25W reinschieben willst. Wenn es sich um einen Piezoelement handelt, habe ich das Gefühl. das bei 15MHz und 25W riesige Ströme fließen müssen. Da wirst du eine breitbandige Endstufe schon verdammt überdimensionieren müssen, oder du kommst um ein Anpassungsnetzwerk nicht drum herum. Warum muss man immer den TOs die Würmer einzeln aus der Nase ziehen? Warum kann man nicht von Vorne herein schreiben um was es konkret geht? Ralph Berres
Mario schrieb: > Als Teil meiner Diplomarbeit muss ich eine Verstärkerstufe mit möglichst > geradem Frequenzgang von 5 bis 15MHz und einer Ausgangsleistung von min. > 25W (Dauerbetrieb) bauen. Es ist ein Messgerät. Da kann man nicht so genau sagen was da angeschlossen wird, die Spezifikationen sind auch eher willkürlich festgelegt worden, aber daran werde ich mich wohl halten müssen wenn ich fertig werden will...
Mario schrieb: > Es ist ein Messgerät. Da kann man nicht so genau sagen was da > angeschlossen wird, die Spezifikationen sind auch eher willkürlich > festgelegt worden, aber daran werde ich mich wohl halten müssen wenn ich > fertig werden will... Du must aber irgendwelche Lastgrenzen angeben. Oder willst du die 25W auch an 0,1 Ohm abgeben? Dann müsstest du riesige Ströme bereitstellen können, oder willst du 25W an 100Kohm bereitstellen. Dann benötigst du eine Hochspannungsendstufe. Wenn du eine kapazitive Last von 100nF hast und dann bei 25MHz 25Watt liefern willst dann sind die Ströme auch riesig groß. Also irgendwelche realistischen Randbedingungen must du schon zugrunde legen. Ralph Berres
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Ralph Berres schrieb: > Du must aber irgendwelche Lastgrenzen angeben. Oder willst > du die 25W auch an 0,1 Ohm abgeben? Dann müsstest du riesige > Ströme bereitstellen können, oder willst du 25W an 100Kohm > bereitstellen. Dann benötigst du eine Hochspannungsendstufe. Der Einwand ist einerseits berechtigt, andererseits aber auch merkwürdig: Ein 1kW-Motor gibt das eine Kilowatt auch nicht unter beliebigen Bedingungen ab, sondern nur im Nennarbeitspunkt. Dementsprechend verstehe ich die Angabe "25W" auch als Nennleistung bei Anpassung. Dass es unmöglich ist, unter beliebigen Lastbedingungen 25W (Watt! also Wirkleistung!) abzugeben, sieht man sofort, wenn man in Gedanken einen hochwertigen Kondensator an den Ausgang anschließt. Die notwendige Blindleistung übersteigt dann schnell jedes sinnvolle Maß.
Possetitjel schrieb: > Dementsprechend verstehe ich die Angabe "25W" auch als > Nennleistung bei Anpassung. Ich würde eine Endstufe auch so dimensionieren. Vielleicht so überdimensionieren, das sie bei beliebigen Lasten zwar nicht die Leistung abgibt, aber wenigstens nicht zerstört wird, oder runterregelt. So kenne ich es von Endstufen für EMV Einstrahlmessungen. 5-15MHz 25W ist ja noch halbwegs human und auch mit normalen Mitteln hinzubekommen. Viel aufwendiger und teuerer wird es schon wenn es 10KHz bis 1GHz mit 100W oder mehr sein soll. Nicht umsonst kosten solche Verstärker locker 20000 Euro. Ralph Berres
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