Ich höre meine Audions mit einem niederohmigen Kopfhörer, genau gesagt mit einem In-Ear Kopfhörer (Schmalzbohrer). Die beiden Kopfhörer-Induktivitäten sind in Reihe geschaltet. Der Widerstand ist 18 Ohm. Mit Q1 und Q2 habe ich einen push-pull Impedanzwandler gebaut. Im Vergleich zu einem LM386 rauscht diese Schaltung viel weniger. Natürlich kann die NF-Verstärkung noch erweitert werden. Aber für ein erstes Hören sollte der Impedanzwandler genügen. Die Transistoren sind unkritisch. 2N3904 und 2N3906 sind kostengünstige Universaltransistoren.
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AndreAdrian:In meiner Simulation gibt es für L1 und L2 einen Serienwiderstand von 5,7 Ohm um einen Q Wert von 100 bei 18 MHz zu simulieren. Leider habe ich wegen einem Fehler von mir 57 Ohm in LTSpice eingetippt. Nach Korrektur ist auch bei mir L2 nur noch 0,5uH.
Ähnliche Werte hatte ich gestern auch angenommen. Im Hinblick auf die Spannungsdifferenz am Punkt DC, läßt das Einschwingverhalten meiner Ansicht nach nicht auf einen weichen Schwingeinsatz hoffen. Aber grau ist alle Theorie und keine Sim der Weisheit letzter Schluß
Zitieren:Aber grau ist alle Theorie und keine Sim der Weisheit letzter Schluß
Wie wahr, wie wahr!
In meiner Bastelkiste habe ich 2N5484 FET gefunden und LTSpice hat auch ein Modell dafür. Das folgende Schaltbild ist der erste Aufbau. Die Schaltung untersucht nur Schwingungseinsatz, noch nicht Empfang und Demodulation.
Die Schaltung ist ein "tickler coil" (Armstrong) Audion mit Einstellung der Rückkopplung HF-mäßig mit Potentiometer R3. Damit die Schaltung keine Pendelschwingungen ausführt sind die Kondensatoren C2 am kalten Ende der RK-Spule und C3 am Source klein. Außerdem wird die Source-Spannung über die Diode D1 und R2 stabilisiert. Am Widerstand R1 entsteht das Ausgangssignal.
L1 und L2 sind auf einen Amidon T50-6 Ringkern gewickelt. L1 ist aus 0,6mm versilberten Kupferdraht, L2 ist lackisolierter Kupferdraht. Die Werte sind mit meinem LC-Tester gemessen, einem AADE Nachbau.
Das Oszilloskop-Bild kommt von meinem bescheidenen VDS1022I. Die rote Kurve ist mit 10:1 Probe am Drain gemessen und zeigt ein ungefähr 100mVss Signal bei ungefähr 19MHz. Ob Schwingungseinsatz "weich" ist, ist mir noch nicht klar. Entweder versagt bei kleinerer Oszillator-Amplitude die Triggerung von meinem Oszi, oder der Schwingungseinsatz ist hart. Der 2N5484 hat laut Datenblatt Vgs(off) zwischen -0,3V und -3V und Idss zwischen 1mA und 5mA.
Zur Anschauung des Schwingeinsatzes stellt man die Zeitbasis besser weiter zurück in den ms-Bereich, dann sind die Schwingungen als Band sichtbar, sodaß sich der Schwingeinsatz beim Verstellen der Rückkopplung gut beobachten läßt. Der Trigger ist dazu nicht nötig.
Es gibt ein funktionsfähiges FET Audion! Naja, ein praktischer Anfang ist gemacht ...
Ich verwende den FET 2N5484, weil schon vorhanden. Die Schaltung ist ein "tickler coil" Audion. L1 und C1 bilden den Schwingkreis. C1 hat eine Untersetzung. Die Spulen L1 und L2 sind induktiv gekoppelt. Aktuell wurden zwei Amidon T50-6 Kerne übereinander gesetzt. Die Induktivität von L1 ist aktuell 1,5uH. Damit kann die Frequenz 17490kHz gerade so erreicht werden. L2 hat weniger Induktivität als L1. Meiner Meinung nach ist L1 = L2 = 2uH besser geeignet. Als Kerne habe ich T50-6, T50-2 und auch größere Kerne aus -6 und -2 Material. Mal sehen was die beste Güte ergibt. Wichtig für die Güte bei 18MHz ist es, die Induktivität mit einem möglichst kurzen Stück versilberten Kupferdraht zu erreichen. Und natürlich wie sind die Verluste von -2 Material bei dieser Frequenz im Vergleich zu -6 Material.
C2 und R1 bilden das Gridleak oder die Gitterkombination. Mit Gridleak funktioniert das FET Audion besser als ohne. Ich denke, der Gridleak Kondensator arbeitet als Antennen-Kondensator. Ohne C2 verhindern schon 1m Antennendraht das Oszillieren des Audion.
Kondensator C3 legt das kalte Ende von L2 auf HF Masse und C4 legt das Source des FET auf HF Masse. Die kleinen Werte von C3 und C4 verhindern Pendelschwingungen wie "howling" und "motorboarding". L3 und L4 sind ein kleiner NF-Übertrager mit Ferritmaterial. Primärinduktivität ist 7,6 Henry, der ohmsche Widerstand der Primärwicklung ist 530 Ohm. Bei meinen Röhren-Audions habe ich gelernt, daß ein ohmscher Arbeitswiderstand weniger Lautstärke und mehr Probleme als eine Induktivität gibt. An der Sekundärseite ist ein In-Ear Kopfhörer mit ohmschen Widerstand von ungefähr 32 Ohm angeschlossen.
Die zweite Maßnahme gegen Pendelschwingungen ist der Mehrgang Potentiometer R2 als einstellbarer Spannungsteiler für die Drain-Spannung und R3, R4 als fester Spannungsteiler für die Source-Spannung. Die Spannungsversorgung erfolgt mit zwei AA Batterien, d.h. 3 Volt.
Die Antenne ist einige Meter Draht. Die Erdleitung ist am Heizungsrohr angeschlossen.
Aktuell ist der Aufbau auf einem Breadboard. Das Audion braucht viel Rückkopplung um den Sender hörbar zu machen. Werden die Hände vom Drehkondensator und vom Potentiometer weggenommen, ist auch der Sender weg. Der aktuelle Aufbau hat noch viel Handkapazität. Weiterhin ist das Audion nicht frequenzstabil. Dieses Audion gehört in eine Blechdose!
Hurra, das 16m FET Audion arbeitet schon gut auf 19m!
Ich bespreche nur die Änderungen zu Version 0.2 in meiner letzten Nachricht. Ich habe das unwichtige Detail "wie wird das Kopfhörer-Kabel möglichst gut angeschlossen" in den Schaltplan aufgenommen.
Die nächste Änderung betrifft den Gridleak. Vielen Dank an basteljero für folgenden Tipp:
Zitieren:die Diodenstrecke der Röhre (Gitter-Kathode) ließe sich durch eine HF-Diode nach Masse nachbilden.
Bei mir ist Diode D1 eine OA90. Die war schon vorhanden. Eine moderne Schottky-Diode mit niedriger Sperrkapazität funktioniert bestimmt auch gut. Es darf auch eine BAT15 sein. Den Gridleak Widerstand habe ich von 1 Megaohm auf 47 Kiloohm reduziert. Mit der Gridleak-Diode und dem kleinen Widerstand kann ich die Rückkopplung erhöhen. Es gibt Prasseln und Knistern, aber auch mehr Lautstärke.
Für L1 und L2 einen Amidon T80-2 Kern zu nutzen war ein Reinfall. Für das 49m Band und 41m Band kann ich Ferritmaterial Ferroxcube 4C65 oder Fair-Rite 61 empfehlen. Für höhere Kurzwellen-Frequenzen ist nur Amidon Material 6 oder das gleiche Material von einem anderen Hersteller geeignet. Ich nutze einen T94-6 Ringkern. Der ist recht groß, aber das hat Vorteile. Größere Kerne haben in der Regel eine höhere Güte. Für L1 nutze ich 0,6mm versilberten Kupferdraht, für L2 lackisolierten Kupferdraht in gleicher Stärke. Der große Kern verträgt auch dickeren Draht. Durch eine bifilare Wicklung entsteht kein Kurzschluß. Die Anzahl der Windungen ist für L1 und L2 gleich. Meinen Ringkern habe ich für das 16m Band berechnet, aber er funktioniert für das 19m Band. So ungefähr 15 Windungen dürften für das 16m Band genügen. Mein Drehkondensator läßt sich von 7,2pF bis 36pF verstellen.
Das Bild zeigt den Experimental-Aufbau. Gehört habe ich Radio Romania auf 15460 kHz. Das Breadboard steht auf geerdeter Alufolie. Links unten ist die Buchse für den Kopfhörer. Darüber der kleine NF-Übertrager. Links oberhalb vom Übertrager ist R2, aktuell noch ein Trimmer. Der große Drehknopf gehört zum Drehkondensator, ein Philips Tauch Trimmer. In der Mitte der FET und rechts davon der große T94-6 Ringkern mit noch zu langen Anschlüssen. Durch den Ringkern geht eine Windung. Damit ist mein Oszi lose induktiv gekoppelt. Weiterhin zeigt ein Digitalvoltmeter die Spannung am Mittelkontakt von R2. So bei ungefähr 1,4 Volt funktioniert die Rückkopplung am besten. Viel Freude beim Nachbau. Oder kommen sogar eigene Ideen zum Anders und Besser machen?
Zwischen Version 0.9 und Version 1.0 gab es eine große Änderung: Ich bin von "tickler coil" Rückkopplungs-Audion auf Millereffekt-Audion umgestiegen. Beim Millereffekt-Audion gibt es ebenfalls am Drain eine Induktivität L2, aber L1 und L2 sind NICHT induktiv gekoppelt. Die Rückkopplung erfolgt durch die FET interne Kapazität von Gate zu Drain Crss, welche beim 2N5458 1pF ist laut Datenblatt.
Neu in der Schaltung ist der Antennen-Koppel-Kondensator C6. Beim Breadboard-Aufbau wird hierzu die Kapazität zwischen zwei Kontaktreihen benutzt. Bei einem "echten" Aufbau werden zwei Kunststoff isolierte Draht verdrillt um einen kleiner als 1pF Kondensator zu bauen. Ohne C6 dürfte die maximale Antennenlänge bei 50cm liegen. Der Gridleak-Widerstand hat mit 47 Kiloohm einen niedrigen Wert. Dieser Wert ergibt eine bessere Demodulation als größere Werte. Anstelle von einem Spannungsteiler am Source gibt es einen einstellbaren Widerstand. Die 3,5mm Klinkenbuchse für den Kopfhörer ist so am Übertrager angeschlossen, dass auch ein Verstärker damit funktioniert.
Das Millereffekt-Audion wurde 1915 von Armstrong vorgestellt, das Nestel-Audion 1935 von Nestel. Beide Audion-Varianten in einer Schaltung habe ich noch nicht gesehen, vielleicht ist das neu. Das Audion hat einen harten Schwingungseinsatz. Weil das Audion im Autodyne Betrieb arbeitet, d.h. das Audion oszilliert, ist der harte Schwingungseinsatz nicht so schlimm. Während ich diesen Artikel schreibe höre ich das 16m Band ab. Die Trennschärfe ist schlecht. Aufgrund von Fading sind nacheinender oder auch gleichzeitig verschiedene Sender des 16m Band hörbar. Manchmal ist auch nur Rauschen und atmosphärisches Knacken zu hören. Bei guter Einstellung gibt es kein Rückkopplungs-Pfeifen und auch kein Knattern (motorboating).
L1 ist das größte Bauteil, ein gelber Amidon T94-6 Ringkern mit 18 Windungen versilberten Kupferdraht 0,6mm Durchmesser. L2 ist eine SMCC Festinduktivität. R2 ist ein Mehrgang-Trimmer. D1 ist bei mir eine Germanium-Diode OA90. Lauter als Radio China International ist Radio Romania auf 17800kHz welche heute am 27.Jan.2024 ab 12:30 mitteleuropäische Zeit sendet. Ich persönlich finde den Audion-Klang angenehmer als den Superhet-Klang. Auch deshalb baue ich Audions. Neben Kopfhörer-Empfang kann auch ein Verstärker angeschlossen werden. Aktuell höre ich das Audion über meine Edifier Aktivbox.
Zitieren:"Miller-Effekt" steht ja mit einem speziellen Problem in Verbindung: Die scheinbare Erhöhung der Eingangskapazität mit ansteigender Verstärkung.
Das ist die mehr bekannte Seite des Millereffekt. Im Dokument von Miller steht aber auch: "When the load is inductive the input impedance can, in many cases, be represented as a negative resistance and capacity in series". Genau das wird bei meiner Schaltung ausgenutzt.
Zitieren:Im KW-Bereich scheint es auch beim Fet günstig zu sein, Schaltungen analog zur Katoden-Rückkoplung der Röhre zu benutzen.
Die bekannteste Röhrenschaltung mit Pentode für Kurzwellen-Audion ist die ECO Schaltung mit einem Hartley Oszillator. Leider lässt sich diese Schaltung nicht mit FET aufbauen, es fehlt der Schirmgitter-Anschluss beim FET. Möglich ist das Kaskode Audion mit zwei FETs anstelle von zwei Trioden. Der FET hat eine Pentoden-Kennlinie welche sich von der Triode Kennlinie unterscheidet. Vielleicht ist deshalb auch die zwei Trioden Kaskode Schaltung schlecht auf zwei FETs zu übertragen.
Zitieren:Ein anderer Punkt wäre, dass in den Transistor-Schaltungen ein "Gitterkondensator" meist fehlt. Lasse ich den bei der Röhre weg, so komme ich generell zu einer "harten" Rückkopplung.
Bis jetzt war Gridleak C immer 47pF. Ich werde andere Werte probieren und prüfen ob sich weicher Schwingungseinsatz ohne "howling" und "motorboating" erreichen läßt.
Ich verfolge schon einige Zeit diesen Thread: KW-Empfang mit Transistoren.
Die ersten Versuche mit dem FET waren keine Audionschaltungen! Zur Erinnerung, die Erfindung von Lee de Forest beinhaltet eine Gittergleichrichtung bei gleichzeitiger NF-Verstärkung eines amplitudenmoduliertes Signals. Das kann ein FET nicht, hat keine Gleichrichterwirkung zwischen Gate und Source! Der Arbeitspunkt wird mit dem „Gridleakwiderstand“ (Wortwahl von Andre) so eingestellt wird, dass die Unlinearität des Transistors selbst eine Demodulation bewirkt. Analog zum Anodengleichrichter (anode bend detector), was leider mit deutlichen Verzerrungen bei höheren Modulationsgraden einhergeht. Selber ausprobiert....
Die letzte Version, mit einer getrennten Germaniumdiode zur HF-Gleichrichtung und anschließender NF-Verstärkung, ist eine Verbesserung. Allerdings ist ein gewisser HF-Pegel erforderlich, um in den (annähernd) linearen Bereich der Diodenkennlinie zu kommen. Daher ist eine HF-Vorstufe nötig, es sei denn, dass man nur die ganz starken Stationen empfangen will.
Und weil ich vor vielen Jahren auch mal ein Funkamateur war, wurde ein altes KW-Röhrenprojekt mit der ECF80 hervorgeholt und auf die gewünschten FETs umgestrickt. Das Spulenwickeln konnte ich mir ersparen. Auf einer Radiobörse erwarb ich einen KW-Spulensatz von Mr. Eddy Stone. Mit dem Drehko und den vier umschaltbaren Spulen wird der Bereich von 3 bis 29 MHz erfasst.
Für den experimententellen Aufbau mache ich aber nur von einem Bereich gebrauch und empfange damit durchgehend das 31m- 25m- 21m- 19m und 16m-Rundfunkband. Die Feinabstimmung wird mit einem kleinen Paralleldrehko erleichtert. Leider ist durch den Drehkoplattenschnitt der obere Frequenzbereich stark komprimiert.....
T1 dient zur besagten HF-Vorverstärkung und hat nur einen 560 Ohm Widerstand am Drainanschluss. Bewusst habe ich keine Drossel genommen, wegen des großen Frequenzbereichs. Der Arbeitspunkt von T1 und T2 versorgt eine Siliziumdiode, jeweils an der Source. Nix Gridleak.... Die Diode OA81 ist der Gleichrichter. Im Gegensatz zum Nestel-Audion, wird eine Gleichspannungstrennung mit dem 10nF Kondensator gemacht. Begründung: Oftmals sind die Feldstärken riesig groß, so dass die negative Richtspannung eine ungewünschte Verschiebung des Arbeitspunktes von T2 bewirkt. T2 soll aber nur die NF, sowie die HF verstärken.
Natürlich brauchen wir noch eine Rückkopplung zur Erhöhung der Empfindlichkeit und für eine schmalere Bandbreite (Entdämpfung). Die bekannten Schaltungen von De Forest, Armstrong und Strauß (= Meißner) fallen außer Betracht. Es wird das Prinzip des Franklin-Oszillators verwendet! Vorteil: Keine zusätzliche Rückkopplungsspule erforderlich. In der 2. Verstärkerstufe wird das HF-Signal nochmal um 180° gedreht und über einen variabelen Kondensator auf den Eingangskreis zurückgeführt.
Hier eine Empfangsprobe zur Mittagszeit 13 Uhr UTC: Die Antenne ist 12m lang, unterdach. QTH: nr. Maastricht (NL)
Zitieren:WoHo: Daher ist eine HF-Vorstufe nötig, es sei denn, dass man nur die ganz starken Stationen empfangen will.
China International und Radio Romania auf dem 16m Band sind schwache Signale an meinem Wohnort in der Nähe von Frankfurt/Main. Meiner Meinung nach hat eine Diode schon bei einigen 10 Millivolt einen (schwachen) Kennlinien-Knick. Die Diode muß für die Demodulation ja nur die negative Halbwelle ein wenig anders behandeln als die positive Halbwelle. Den Rest besorgt der Verstärker. Und im Autodyne Betrieb bin ich mit dem Audion HF-Signal bei einigen 10mV, auch wenn die Antenne viel weniger liefert.
Zitieren:WoHo: Im Gegensatz zur Nesperanordnung, wird eine Gleichspannungstrennung mit dem 10nF Kondensator gemacht.
Wahrscheinlich ist Nestel-Audion gemeint. Ja, ich will einige Experimente mit der Diode machen. Andere Schaltung, andere Diode usw.
Zitieren:WoHo: Es wird das Prinzip des Franklin-Oszillators verwendet
Schon lange nicht mehr den Namen Franklin-Oszillator gehört. Dein Franklin-Audion ist für mich auch eine neue Idee. Beim Franklin-Oszillator ist ja der Eingang der ersten Stufe mit 2pF an den Schwingkreis gekoppelt und Ausgang der zweiten Stufe ebenfalls mit 2pF an den Schwingkreis gekoppelt. Siehe Franklin-Oszillator in deutscher Wikipedia.
Nachtrag: Die Shockley-Gleichung beschreibt den Strom Id durch die Diode aufgrund der Durchlass-Spannung Uf. Es ist Id = Is * (exp(Uf/(n*Ut))-1). Dabei ist Is der Sperrstrom, n eine Materialkonstante zwischen 1 und 2 und Ut die Temperaturspannung von 26mV bei 25°C. Je nach Diode und Verstärker kann eine Uf von 2*Ut oder 3*Ut als Spitzewert schon für den Verstärker genügen.
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