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Topic: Einstellung der PA via Software und Hardware. (Read 5490 times)
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dl8mby
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Einstellung der PA via Software und Hardware.
« on: 19. May 2016, 13:20:40 »
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Hallo Andreas,
hallo OMs,
nachdem ich nun meine PA aufgebaut habe, immer noch ohne Filter (TP+BP),
habe ich angefangen die Ausgangssignale auf den einzelnen Bändern zu vermessen.
Dabei sind mir einige Dinge aufgefallen, die ich Euch in diesem Zusammenhang
nicht vorenthalten möchte. (Die Experten unter Euch bitte meine Beobachtungen
kritisch hinterfragen!)
1) Ich habe den Treiber (Q3/Q4) mit einem BFQ19 bestückt. dabei ist mir aufgefallen,
dass er bei der Sulinger OV Modifikation von den +5V PTT aus mittels zweier
2k2 Widerstände an der Basis auf ca. 2.5V eingestellt wird. Mit RE von 56 Ohm, sind
das ca. 30mA Ruhestrom (2.5V-Ube)/56 . Dabei wird aber auch ein Teil der negativen Halbwelle
mit verstärkt, die vom FET noch mehr verzehrt wird. Warum?
Ich habe den Spannungsteiler auf 1/3 zu 2/3 ausgelegt (1.1k zu 2.2k) und RE auf 28 Ohm
halbiert. Das führt zwar zu eiem großeren Ic (60mA) aber dort haben diese Transistoren
die größte Verstärkung und größere Linearität. Jetzt wird nur die Halbwelle verstärkt
und der Transistor arbeitet zwischen B- und AB-Betrieb.
2) Die o.g. Modifikation habe ich gmacht, weil das Signal am Emitter, an den Drosseln
RFC5/6 sehr schleicht (verzerrt aussah). Daraufhin habe ich die Koppelkondensatoren
C91/92 vom Übertrager abgeklemmt und statt des Signals aus dem Übertrager an den
Kondensatoren Pro Kanal einen Sinus gewobbelt von 3 - 30 MHz und -30dBm stark
eingespeißt. So konnte ich das Ausgangssignal am Kollektor von Q3/4 und Drain von
Q5/6 messen. Leider waren die Ausgangsamplituden an den Fets kleiner 10V, trotz
maximalem Bias der im Menu eingestellt werden kann. Dabei kommen wir zur weiteren
Frage, die sich mir gestellt hat. Der LM2931 kann in der Beschaltung keine größere
Spannung als 4V, zumindest bei mir, abgeben.
Siehe auch dazu folgende Links:
http://www.m0nka.co.uk/wp-content/uploads/2016/03/pa.pdf
http://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/content/product/hf/sirfpowermosfet/siliconrfdiscrete/siliconrfdiscrete_lv4/rd16hhf1.pdf
Mein Transistortester, mit dem ich meine beiden FETs gemessen habe zeigt ein Vt von
3.6V an. Laut Datenblatt von Mitsubishielectric fängt der RD16HFF1 erst ab ca. 4,7 - 5V
zu leiten. Somit kann man mit der Bias Schaltung niemals in die Vg/Ids Kurve mehr hin-
einfahren als die einstellbaren 4V, so das entsprechend der Streuung der Transistoren
diese meist unterhalb des Kennlinienknicks betrieben werden, was die Ausgangsleistung
reduziert und die Kurvenform unnötig verzerrt. Eine Modifizierung von R83, der den
Adj. Eingang des Biaspegels vom MC DAC-Pin bekommt, sowohl zu größeren, wie auch
kleineren Werten brachte kein Erfolg. Der MC Selber kann an der Stelle auch nur seinen
maximalen Pegel abgeben, der aber unter den 3.3V beiben wird. Müsste man nicht diesen
Pegel mittels eines Transistors anheben, um den vollen Spannungshub des Reglers
(8V - 0.6V) d.h. 7.4V nützen zu können und damit weiter in die Kennlinie hineinfahren zu
können?
3) Ausgangsübertrager T7 - dazu wurde schon eineiges geschrieben. Da ich schnell
HF Power Signale an der Dummyload und Oszi sehen wollte, habe ich im ersten Anlauf
relativ schlampig meinen BN43 Kern ewickelt. Da ich eine 1:4 Transformer wolte, habe ich
drei gleiche CuL 0.5mm Drähte zweimal durch beide Löcher gesteckt.
An einen Anschluß habe ich meinen VNA, Einstellung 3-30MHz, drangehängt.
Zwei Anschlüsse als Mittenanzapfung verdrillt und verlötet und an die beiden ver-
bleibenden Anschlüsse habe ich 12.5 Ohm als SMD Widerstand drangehängt.
Die auf anhieb erzielte Impedanz war 50 Ohm von 3 bis ca 24MHz, danach driftet die
Impedanz Richtzng 75 Ohm - ohen Kompensation.
Diesen Übertrager habe ich eingelötet und es ergibt sich ein Verlauf der Ausgangsleistung
mit einem Maximum bei 14/18MHz mit einem leichten Abfallen Richtung 3.5 und 28 MHz.
Die Ausgangsleistung ist leider noch nicht sehr berauschend, 20Vss and der Load d.h. ca. 1W
HF, dabei beträgt der Stromverbrauch bei 14V ca. 1,2A. Ich bin aber überzeugt, dass es nicht an
dem Übertrager und generell an der PA liegt, sondern an dem zu geringen Bias von knapp 4V.
Ich werde daher nach meinem Kaffe am Nachhmittag, den Bias statisch auf 5 bis 5.5V stellen
und sehen was dann an HF und in welcher Form rauskommt.
Ich hoffe auf Eure konstruktiven und kritischen Beiträge zu der o.g. Thematik.
vy73
Markus
DL8MBY
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| « Last Edit: 19. May 2016, 13:31:26 by dl8mby » |
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dl8mby
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #1 on: 19. May 2016, 14:21:33 »
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Hallo Thomas,
ich kann nun bestätigen, dass eine Erhöhung der IC U18 Ausgangsspannung
direkt die HF-Ausgangsleistung zunehmen lässt.
Ich habe als "dirty-Trick" zwei Si-Dioden (2x 0,65V, Anode zum IC) zu dem vorhandenen
Widerstand R83 in Reihe auf den Pads dazugelötet. Die Dioden stehend und den
Widerstand oben drauf, wie das Pi-Zeichen.
Das führt zu Vervierfachung meiner Leistung. Nun knapp 5W bei 2A Gesamtstromaufnahme.
Bleibt also spannend.
vy73
Markus
DL8MBY
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DF8OE
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #2 on: 19. May 2016, 16:35:58 »
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Hallo Markus,
ich gehe das mal der reihe nach und "kurz und bündig" durch:
1) Wenn die Stufe linear arbeiten soll, muss sie beide Halbwellen verstärken - und zwar möglichst verzerrungsfrei.
2) Bei allen meinen gebauten mcHFs und denen unserer ersten Projektgruppe kann man durch Drehen des BIAS auf Maximum einen "Elektrogrill" bauen, bedeutet: der Ruhestrom liegt > 1A. Bei meinem "Produktivgerät" beträgt er bei maximaler Einstellung 2.5A. Ab 500 mA ist er absolut ausreichend. Sinnig ist es, Transistoren mit annähernd gleichen Kennlinien zu verwenden, weil man die Vorspannung nicht getrennt einstellen kann. Es ist uns aber bei allen Geräten gelungen, einen vernünftig symmetrischen Arbeitspunkt einzustellen. Die Transistoren von der Box73 waren recht gut "gepaart" 
Auch die Endstufe sollte für einen linearen SSB-Betrieb mehr im A als im AB-Betrieb laufen -auf keinen Fall jedoch im B-Betrieb. Schließlich wollen wir mit dem mcHF mal freedv machen - lineare Signale sind da Voraussetzung.
Thema "Eingangsspannung":
Die Gatewechselspannung sollte für 10W Ausgangsleistung ca. 15...20V Spitze/Spitze betragen. Das ist normal - weniger Eingangsspannung = weniger Ausgangsleistung.
Thema "Ausgangsimpedanz":
Die Ausgangsimpedanz nimmt oberhalb von 24 MHz stark ab. Das steht im Datenblatt so, und ich konnte es auch "am Objekt" verifizieren. Wie Du auf eine Erhöhung der Ausgangsimpedanz bei höherer Frequenz kommst, ist für mich nicht nachvollziehbar.
vy73
Andreas
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Wenn der Wind des Wandels weht, nageln die einen Fenster und Türen zu und verbarrikadieren sich. Die anderen gehen nach draußen und bauen Windmühlen...
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dl8mby
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #3 on: 19. May 2016, 18:15:29 »
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Hallo Andreas,
mein leztzer Beitrag ist mir leider beim Absenden verloren gegangen.
Meine Loginsession war leider abgelaufen.
War sehr langer Text - Steht das irgendwo bei Dir noch in den Logs,
wenn beim Abschicken des Textes via Eintrag, die Session terminiert wurde.
Der Request zum Server ist ja wohl noch rausgegangen, sonst hätte ich
ja keine Fehlermeldung erhalten. Was aber die Forumssoftware mit dem
Text macht, kann ich aber nicht sagen.
Also falls Du das irgendwo noch hervorkrammen kannst, wäre das sehr nett,
bevor ich mir wieder einen Wolf tippe - sorry.
Markus
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DL4HUF
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #4 on: 19. May 2016, 18:20:20 »
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Hallo Markus
Dabei kommen wir zur weiteren
Frage, die sich mir gestellt hat. Der LM2931 kann in der Beschaltung keine größere
Spannung als 4V, zumindest bei mir, abgeben. |
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Ich hatte bei mir ein ähnliches Problem.
In der Voraussicht, das die Transistoren vom FA-Shop nicht gepaart sind hatte ich mir 4 Stück bestellt. Die Streuung der Gate-Spannung ist noch größer als befürchtet.
Trotzdem hatte ich 2 Stück, die a) eine ausreichend niedrige und b) recht ähnliche Gate-Spannung hatten.
Leider ist mir einer davon beim Experimentieren verstorben (zusammen mit dem Prozessor)
Bei den verbliebenen 3 Stück ist a) die Gate-Spannung recht unterschiedlich: 4,3V zu 4,9V und mit den 4,9V auch so hoch das ich keinen vernünftigen Ruhestrom mehr einstellen konnte.
Die ungleichen Gate-Spannungen habe ich durch einen Parallelwiderstand zum Gate beim 4,3V-FET ausgeglichen. Dadurch ergibt sich ein Spannungsteiler mit R81 bzw. R82.
Den Widerstand habe ich mit einem Trimmer ermittelt, so das beide FETs den gleichen Ruhestrom haben, und dann durch einen Festwiderstand ersetzt.
Damit ich mit der BIAS-Spannung aber nun auf die 4,9V komme habe ich einen weiteren Widerstand von Pin8 (8V) zum Pin4 (Adj) gelegt.
(ich bin nicht mehr sicher, glaube 10k).
Das führt zu einem höheren Pegel an Pin4, der trotzdem per BIAS-Einstellung variabel ist. Bei mir steht BIAS nun auf 82 bei ~ 250mA je PA-Transistor.
Mit diversen Maßnahmen (BFR81, T5 nach IZ6, T7 nach IZ6, 100n über R67/68) komme ich nun auf 10W auf allen Bändern. (10m sind es ev. auch nur 9,5W wobei der Einstellwert im Menü auf 36 steht und eine Erhöhung keinen merklichen Leistungszuwachs bringt. )
Vor allem T5 hat viel gebracht. Ich habe den mind. 4..5 mal gewickelt.
Verschiedene Varianten und nach IZ6 auch 2x. Beim 2. mal dann ein deutlicher Unterschied, wobei ich nicht sicher bin ob ich mich nicht verzählt habe  .
Eine Messreiche will ich mal noch aufnehme.
Was mich rein optisch noch störte, ist, das die HF-Pegel an den Kollektoren der Treiber deutlich unterschiedlich sind.
z.B. 5,2Vss an Q3 und 5,6Vss an Q4 bei 80m Full (10W).
Das war schon immer so, mit den "gepaarten" FETs und auch mit den originalen Q3/Q4.
Ab Aushang sieht aber alles perfekt aus.
73 de Ronald
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dl8mby
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #5 on: 19. May 2016, 18:29:29 »
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Hallo Roland,
schön zu hören, dass andere an dieser stelle auch noch drehen und messen.
Ich würde auf die Gleichheit der Drosseln RFC5/6 achten, denn die sind die
dynamischen Arbeitswiderstände (neben dem Gate des Fets).
Hast Du die Drosseln selber hergestellt oder fertige verwendet?
Markus
DL8MBY
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dl8mby
alter Hase
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #7 on: 19. May 2016, 18:33:17 »
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Hallo Andreas,
ich stelle meine beim Einloggen immer auf 199, streiche also die
ersten zwei 9 digits. Bin also selber schuld - schade.
Muss wieder Muse finden den ganzen Text nochmals zu verfassen.
Trotzdem besten Dank.
Markus
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DL4HUF
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #8 on: 19. May 2016, 20:24:35 »
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Hast Du die Drosseln selber hergestellt oder fertige verwendet?
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Hallo Markus
Die Drosseln sind selbst gewickelt auf die kleinen Doppellochkerne und ich habe eben mal eine Messreihe gemacht. Dabei bin ich auch darauf gekommen das es an den Drosseln liegen könnte, denn die Ansteuerung ist identisch.
U1 Pin1 U2 Pin1 C91/Q3 C92/Q4 C99 C100 R26 Ant Menu-Wert
160m ~400mV 650mV 250mV 250mV 5,3V 5,5V ~50V 56V 34
80m ~300mV 600mV 240mV 240mV 5,2V 5,6V 61V 56V 24
60m ~800mV 640mV 250mV 250mV 5,2V 5,6V 60V 57V 46
40m ~300mV 680mV 260mV 260mV 5,1V 5,5V 64V 57V 27
30m ~1V 700mV 300mV 300mV 5V 5,4V 56V 54V 12
20m ~650mV 900mV 350mV 350mV 4,8V 5,2V 54V 56V 11
17m ~1V 900mV 380mV 380mV 4,2V 4,6V 60V 55V 17
15m ~1,45 1,5V 600mV 600mV 5,0V 5,4V 52V 55V 24
12m ~1,5V 2,8V 1V 1V 5,5V 6V 53V 56V 31
10m 900mV 2,7V 1,2V 1,2V 5,3V 5,9V 62V 55V 36
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(Leider weiß ich noch nicht wie ich hier eine Tabelle erzeuge)
Die Spannungen sind mit einem Fluke Scopemeter 99B (100Mhz Digital-Oszi) gemacht. Leider scheinen die Spannungen nicht ganz zu stimmen, denn es kommen wirklich 10W raus, was ja ~ 62Vss sein müssten.
Gesamtstromaufnahme liegt so zwischen 2,2 und 2,4A bei 10W.
73 de Ronald
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dl8mby
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #9 on: 19. May 2016, 20:29:51 »
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Hallo Roland,
danke für Deine Mühe.
Deine Messwerte kann ich jetzt gut zum Vergleich hernehmen.
Werde Morgen berichten.
Markus
DL8MBY
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dl8mby
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #10 on: 19. May 2016, 20:59:10 »
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Hallo Roland,
hallo OMs,
welchen Parameter meinst Du mit Menuwert?
Bei der neuen FW (Ver. 1.1.0) gibt es da einige davon.
CW-PA-BIAS, PA-BIAS, 5W POWER ADJUST, FULL POWER ADJUST und COUPLING ADJ..
Kann mir bitte jemand den letzten Parameter erklären.
Bezieht sich dieser auf die SWR-Brücke?
Danke!
Markus
DL8MBY
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| « Last Edit: 20. May 2016, 07:26:38 by dl8mby » |
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dl8mby
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #12 on: 20. May 2016, 07:52:53 »
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Hallo Roland,
hallo Andreas,
@Andreas, danke für die Bestätigung des Parameters.
@ Roland,
ich habe Deine Idee aufgegriffen und die PA-BIAS Spannung, bzw.
ihren Verstell-Bereich, durch Hinzufügen eines Spannungsteilers von
der 8V Versorgung angehoben/erweitert.
Der Teilet am IC U18 besteht aus 2k2 Ohm und einer Z-Diode (6V8) nach
Masse (Pin # 6&7 von U18). R83, ist jetzt 1k Ohm groß und wird mittels einer
Drahtverdindung an der Kathode der Z-Diode angeschlossen, d.h. die Seite,
die näher zum Platinenrand ist. (Adj.-Seite zu Pin#4 von U18).
Mit dieser Mod steht mein FW PA-BISA auf 40 und die 5W Adj. auf 20 und der
Full-Pwr Parameter auf 40 um die 10W HF zu erreichen.
Ich bin zwar nicht ganz zufrieden damit, die Eingangsseite, sttat die Ausgangsseite
des Reglers für den Stabiliesierungsvorgang herzunehmen, aber die Z-Diode
lindert dieses Manko etwas.
Jetzt brauchen wir nur noch einen Spannungsteiler aus einem Widerstand und
einer konventionellen 0,7V Si-Diode, der den Inh.-Eingang von U18 mittels
Transistor schaltet, um die FETs vor einem Hitzetod zu bewahren.
Die Diode kann man am Kühlblech eines FETs oder am FET selbst montieren.
vy73
Markus
DL8MBY
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| « Last Edit: 22. May 2016, 21:27:19 by dl8mby » |
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DL4HUF
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #13 on: 20. May 2016, 15:40:59 »
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Hallo
Bin z.Z. unterwegs, genaueres erst nächste Woche, aber eine extra Schaltung zum Abschalten des Ruhestroms brauche ich nicht.
Alles Original, nur eben mit dem einen Widerstand zwichen Pin 4 und 8 mehr.
73 de Ronald
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peter_77
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Re:Einstellung der PA via Software und Hardware.
« Reply #14 on: 21. May 2016, 15:57:40 »
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Die PA war auch für mich jetzt der letzte Schritt zum fertigen mcHF. (Obwohl ganz fertig ist er ja nie wie Andreas treffend sagt !)
Aber so weit wie oben beschrieben komme ich gar nicht erst...
T5, T6 und T7 erstmal Standard nach Wiring Guide gewickelt. RFC 8 hat 4 Windungen. (Mehr geht nicht durch den Kern)
80m zum ersten Test genommen 5W Stellung
Mic Gain = 0
PA Bias = 0
PTT an J3 gedrückt und Signal leise im Kontrollempfänger gehört aber schon 850mA Strom ohne irgendwas am Bias eingestellt zu haben.
Mal mutig Tune gedrückt und Bias hochgedreht...
Das Power Meter macht zw. Bias 25 und 40 unregelmässig Sprünge auf 2W was nicht gut aussieht... 
Bis ca. Bias 80 passiert gar nichts, Signal bleibt im Kontrollempfänger leise.
Über 80 regt sich dann was und Leistung geht auf max. 6W bei Bias 115 Da drüber passiert nichts mehr. (Mehr hab ich mich aus Sorge um die PA FETs auch nicht getraut)
Komisch sind die schwankenden Anzeigen im Bias Bereich 25-40 was man auch am Ausschlagen der Power Anzeige sehen kann.
Auch der hohe Strom bei nur SSB PTT ohne jegliche Mic Gain.
Vermutlich schwingt da was ganz übel...nur was kann eine mögliche Ursache sein ?
Jemand eine zündende Idee ?
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| « Last Edit: 21. May 2016, 16:04:42 by peter_77 » |
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