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Online zur Amateurfunkprüfung Klasse A von E. Moltrecht, DJ4UF |
Lehrgang nach dem neuen Fragenkatalog vom 28.2.2007
In dieser Lektion wurden alle die Fragen und Themen zusammengefasst, die etwas mit dem Bau von Schaltungen aus dem Amateurfunkbereich zu tun haben.
Leistungsendverstärker (PA)Elektronikbastler unter den Funkamateuren bauen gerne selbst Endstufen mit Transistoren oder Röhren auf. Dies ist das besondere Privileg der Funkamateure. Man darf Sender selbst bauen und in Betrieb nehmen, ohne dass das Gerät durch irgendeine "Prüfstelle" abgenommen oder genehmigt werden muss. Auch dürfen kommerzielle Sender umgebaut werden. Dies ist einer der Gründe, weshalb Sie eine Prüfung in Elektronik, Schaltungstechnik und Hochfrequenztechnik machen müssen.
In der Lektion 6 wurde bereits im Abschnitt "Die Röhre" eine Hochfrequenzverstärker- schaltung mit Pi-Filter vorgestellt. Das Pi-Filter wurde in der Lektion 4 "Schwingkreis - Filter" berechnet. In der Lektion 7 "Oszillator - HF-Verstärker" wurden Hochfrequenz-Verstärkerschaltungen mit Transistoren besprochen. Dort haben Sie auch die Unterschiede zwischen A-, B- und C-Betrieb kennen gelernt. In dieser Lektion geht es um die Praxis solcher Schaltungen, sowohl um den Eigenbau wie auch um den Betrieb einschließlich der Abstimmung der Endstufe mit Pi-Filter.
Röhren-PA mit Pi-FilterRöhrenverstärker haben den Vorteil, dass sie einen höheren Wirkungsgrad haben als Transistorendstufen. Das liegt daran, dass Röhren mit hoher Spannung und niedrigem Strom arbeiten. Die Verluste entstehen aber vorwiegend durch den Strom in den Spulen. In der Lektion 6 wurde ein Röhrenendverstärker mit Pi-Filter vorgestellt. Wie in der Lektion 4 beschrieben, dient das Pi-Filter zur Anpassung. Bild 17-2: Röhrenendstufe mit Pi-Filter aus dem FragenkatalogDer Kondensator nahe der Anode (C1) ist für die Resonanz des Kreises bestimmend. Man nennt ihn Abstimm-Kondensator (PLATE oder TUNE). Der antennenseitige Drehkondensator (C2) dient der Einstellung an die Lastimpedanz (LOAD). Bild 17-3: Die Bedienelemente einer Röhren-PADie Abstimmung der PA geht folgendermaßen vor sich. Die Drehkos PLATE und LOAD stellt man auf Maximum, den Pegeleinsteller (Level) zunächst auf Minimum, das Instrument wird auf Anodenstromanzeige (Ip) geschaltet. Man setzt einen Träger und mit dem Pegeleinsteller wird so weit aufgedreht, dass ein wenig Anodenstrom fließt. Mit dem PLATE-Einsteller zieht man auf HF-Maximum (RF). Damit ist der Sender vorabgestimmt. Der Vorgang hat nur wenige Sekunden gedauert. Nun erhöht man zügig die Leistung (Level), bis der Anodenstrom nicht weiter ansteigt. Das Kontrollinstrument wird wieder auf Ip zurück gestellt. Mit den Einstellern PLATE und LOAD wird wechselseitig das Pi-Filter so abgestimmt, bis die maximale Ausgangsleistung erreicht wird. Nach dem Abstimmvorgang sollte ein "Anodenstromdip" von 10 Prozent verbleiben, also etwa 90 Prozent des maximalen Anodenstroms fließen. Danach vergewissert man sich, dass nicht zu viel Gitterstrom (Ig) fließt. Bei einer Röhre fließt normalerweise kein Gitterstrom, aber bei Sendern im C-Betrieb darf ein ganz geringer Gitterstrom von höchstens einem Zehntel des Anodenstroms fließen. Bei SSB sollte kein Gitterstrom fließen. Falls doch zu viel Gitterstrom fließt, muss man die Ansteuerung reduzieren. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Eine Besonderheit hat die Schaltung noch, die in einer Prüfungsfrage abgefragt wird: Die Gittervorspannungerzeugung. Eine Röhre benötigt zur Arbeitspunkteinstellung am Gitter eine negativere Spannung als an der Katode. Man könnte dem Gitter eine negative Konstantspannung zuführen. Hier im Bild 17-2 macht man es anders. Man lässt den Katodenstrom über einen Widerstand R1 fließen. Damit fällt an diesem Widerstand eine Spannung ab, die an der Katode eine positive Spannung erzeugt. Da das Gitterpotenzial null Volt beträgt, ist das Gitter also negativer als die Katode. R1 dient also zur Arbeitspunkteinstellung dieser Röhrenschaltung (TG317, TG318).
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Bild 17-4: 2-m-FM-Endstufe im C-Betrieb für 25 Watt2-m-FM-EndstufeDiese im Bild 17-4 gezeigte Endstufe liefert nach VALVO-Unterlagen eine Ausgangsleistung von 25 Watt bei 12 bis 14 Volt Betriebsspannung und 2,7 A Betriebsstrom. Der Transistor muss mit einem Kühlkörper von höchstens 1,3 Kelvin/W versehen werden. Für die Spule L1 wird eine halbe Windung aus 1,5 mm Kupferlackdraht mit einem Innendurchmesser von 6 mm und zweimal 6 mm Zuleitung angegeben. Die Spule L4 hat 3,5 Windungen und L5 eine Windung bei sonst gleichen Abmessungen wie L1. Die Induktivitäten L2 und L3 sind Ferroxcube-Drosseln. Für einen Abgleich auf maximale Ausgangsleistung schließt man eine für UKW geeignete 50-Ohm-Dummy-Load (siehe Seite 294) an und erhöht die Eingangsleistung so lange, bis der Strom etwas ansteigt. Dann verstellt man zunächst die Ausgangskondensatoren immer abwechselnd, bis sich die Leistung nicht mehr nennenswert erhöht. Gleiches machen Sie dann mit den Eingangskondensatoren. Dann erhöhen Sie die Eingangsleistung weiter und beobachten die Stromaufnahme. 2,7 A sollten nicht überschritten werden. Dann machen Sie den Abgleich noch einmal mit diesem Strom. Sollten Eigenschwingungen auftreten, können Sie den Eingang mit einem Widerstand etwas bedämpfen. Eine andere Möglichkeit der Entstörung ist, eine Ferritperle auf die Emitterleitung des Transistors aufzustecken. Sie finden diese etwas abgeänderte Schaltung in den folgenden Prüfungsfragen. Der dort eingefügte Emitterwiderstand verhindert bei einer Übersteuerung eine zu hohe Stromaufnahme. Allerdings vermindert sich die maximal mögliche Ausgangsleistung. Bild 17-5: Die FM-Endstufe aus dem FragenkatalogDie Schaltung sollte zur Abschirmung in ein Metallgehäuse eingebaut werden. Achten Sie beim Aufbau darauf, dass sich zur Vermeidung unerwünschter Rückkopplung der Ausgangskreis und der Eingangskreis nicht "sehen" können. Am besten trennt man diese Kreise ebenfalls durch eine Abschirmwand. Dieser Verstärker im C-Betrieb ist nur für FM und für CW geeignet. Auf keinen Fall darf diese Endstufe für SSB verwendet werden. Es treten dann starke Verzerrungen auf. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Tipp: Achten Sie bei der Frage TG313 darauf, dass nach einer einzigen nicht zutreffenden Antwort gefragt wird.
Prüfungsfrage
Linear-VerstärkerEin Hochfrequenzverstärker, der für SSB geeignet sein soll, muss ein Signal unverzerrt (linear) verstärken. Solch eine Endstufe arbeitet entweder mit zwei Transistoren im Gegentakt im B-Betrieb oder bei Verwendung von einem Transistor im sogenannten AB-Betrieb. Der A-Betrieb ist - wie Sie aus der Lektion 7 „Oszillatoren und HF-Verstärker“ noch wissen - eine Betriebsart mit schlechtem Wirkungsgrad. B-Betrieb geht aber auch nicht, weil dann nur eine Halbwelle verstärkt wird. Man legt den Arbeitspunkt deshalb zwischen A- und B-Betrieb, lässt also einen gewissen Ruhestrom fließen. Für kleine Signale arbeitet die Endstufe dann im A-Betrieb, bei höherer Aussteuerung im B-Betrieb.
Mit R2 und R1 wird der Arbeitspunkt eingestellt. Mit dem Schwingkreis L1-C1-C2 wird eine doppelte Resonanztransformation erreicht. Das Verhältnis C1-C2 bestimmt die Anpassung an den Eingangswiderstand des Transistors. Die Anzapfung bei L1 bewirkt den üblichen 50-Ohm-Eingangswiderstand. Am Ausgang findet eine normale Transformation aus dem Verhältnis L2 zu L3 statt.
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Kommentar: HF-Entkopplung bedeutet hier, dass keine Hochfrequenz in die Netzleitung strömt.
Prüfungsfrage
Kommentar: L1 wirkt wie ein "Spartransformator". Prüfungsfrage
Kommentar: C1/C2 bilden einen kapazitiven Spannungsteiler zur Anpassung.
Detektor-EmpfängerBild 17-6: Detektor-EmpfängerDieses Bild zeigt die einfachste Anwendung einer Hochfrequenzschaltung - einen kompletten Empfänger mit Ferritantenne für sehr starke Signale. Vielleicht wäre diese Schaltung ein erstes "Bastelprojekt" für Sie? Sollten Sie in der Nähe eines starken Mittelwellensenders wohnen, bauen Sie diese Schaltung "freitragend" einmal auf, indem Sie den Ferritstab inklusive Spule eines alten Mittelwellenradios nehmen. Mit einem hochohmigen Kopfhörer (zirka 2 Kiloohm) kann man damit "Radio hören". Wenn Sie einen neuen Ferritstab haben, wickeln Sie zirka 120 Windungen mit einer Anzapfung bei 40 Windungen drauf. Sollte es keinen starken Mittelwellensender in Ihrer Nähe geben, könnte man vielleicht für Versuchszwecke von der Amateurfunk-Clubstation oder von der Ausbildungsstation ein AM-Signal auf 80 m erzeugen. Halbieren Sie in diesem Fall die Windungszahlen. Wenn man zum 47-Kiloohm-Widerstand einen Spannungsmesser parallel schaltet, hat man einen Absorptionsfrequenzmesser für das 80-m-Band (siehe TJ601!). Damit können Sie Feldstärkeversuche in der Nähe der Antenne machen. Prüfungsfrage
Aufbau von OszillatorenSpulen und Kondensatoren bei Oszillatoren sind temperaturabhängig. Spulen dehnen sich aus, wodurch die Querschnittsfläche vergrößert wird. Die Induktivität steigt. Deshalb wählt man Kondensatoren mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, zum Beispiel Styroflexkondensatoren. Durch den Einfluss der Temperatur auf L und C gibt es Einflüsse auf die Frequenz. Beim Aufbau der Schaltung sollte man als erste Maßnahme darauf achten, dass die frequenzbestimmenden Bauteile des Oszillators nicht in der Nähe von Wärmequellen angeordnet werden. Die Betriebsspannung hat Einfluss auf den Arbeitspunkt. Der Arbeitspunkt beeinflusst die Eingangs- und Ausgangskapazität des Transistors. Dadurch beeinflusst die Betriebsspannung auch die Frequenz. Deshalb erhält jeder Oszillator nochmals eine eigene Spannungsstabilisierung der Gleichstromversorgung. Für alle Schaltungen oder Geräte, die Hochfrequenz erzeugen oder Hochfrequenzströme übertragen gilt, dass diese möglichst gut geschirmt werden sollen. Eine Schirmung ist eine metallisch leitende Fläche, die an Masse angeschlossen ist. Elektrische Felder werden nach Masse kurzgeschlossen und nicht nach außen durchgelassen. Die Verbindung von zwei solchen Schaltungen über Kabel erfolgt dementsprechend mit abgeschirmten Kabeln. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
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Kommentar: D1 ist eine Z-Diode, die zur Spannungsstabilisierung dient.
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Das DipmeterDie Schaltung mit dem Feldeffekttransistor BF245 stellt einen Colpitts-Oszillator dar, dessen HF-Ausgangsspannung mit der Diode 1N914 gleichgerichtet und über einen Verstärker einer Anzeige zugeführt wird. Bild 17-9: Transistor-Dipper (nach DJ4UF)Als Steckspulen baut man sich diverse Spulen mit verschiedenen Windungszahlen. Für jede Spule muss man die Skala für den Drehkondensator kalibrieren, indem man den Oszillator als Sender benutzt und die Frequenzen mit einem Empfänger abhört. Wenn ein Schwingkreis (oder eine Antenne mit einer kleinen Koppelschleife) in die Nähe der Oszillatorspule des Dippers gebracht wird, wird der Oszillator gedämpft, wenn die Oszillatorfrequenz und die Resonanzfrequenz übereinstimmen. Dadurch liefert der Oszillator weniger HF und die gleichgerichtete HF wird die LED weniger leuchten lassen. Der Strommesser zeigt einen "Dip" (Einbruch). Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
AudionschaltungEine wirklich interessante Schaltung für den Amateurfunk ist das folgende Audion. Hier kann ein Anfänger ein echtes Amateurfunk-Erfolgserlebnis erreichen. Mit der Ein-Transistor-Schaltung lassen sich abends gut 80-m-SSB-QSOs und sehr gut CW-Signale aufnehmen. Wenn Sie die "Klasse-1-Lizenz" anstreben, werden Sie am Mitschreiben von Amateurfunk Morsetexten viel Spaß haben. Vielleicht können Sie in einer Gruppe zu Anfang des Amateurfunk-Lehrgangs diese Schaltung mit den Lehrgangsteilnehmern aufbauen oder wenn Sie selbst einige Löterfahrung haben, diese Schaltung selbstständig für eine Streifenleiterplatine entwerfen und aufbauen. Diese Schaltung zeigt viele Inhalte aus der Funktechnik. Bild 17-10: Audion für das 80-m-BandRückkopplungs-Audion-Schaltungen sind mit Oszillatorschaltungen verwandt. Der Unterschied ist der, dass die Rückkopplung so einstellbar sein muss, dass für SSB- oder CW-Empfang die Schwingungen gerade einsetzen. Außerdem wird das Ausgangssignal nicht am Schwingkreis als HF-Signal abgenommen, sondern am Ausgang des Verstärkers ein Widerstand eingesetzt und meistens noch ein RC-Glied dahinter geschaltet. Das Ausgangssignal wird auf einen normalen NF-Verstärker gegeben. Praxis: Die Schwingkreisspule mit zirka 80 Windungen wird auf einen Spulenkörper mit zirka 10 mm Durchmesser (Kunststoffröhrchen) und 4 bis 5 cm Länge Windung an Windung gewickelt. Um eine hohe Güte zu erreichen arbeitet die Spule mit ihrer Induktivität ohne zusätzlichen Spulenkern. Der Abgleich wird dadurch zwar etwas schwierig aber die Trennschärfe besser. Man sollte den Abgleich mit einem Frequenzzähler durchführen und bei Bedarf ein paar Windungen abwickeln oder hinzufügen. Der antennenseitige Koppelkondensator muss ausprobiert werden. Er ist von der Antennenlänge abhängig. Um einen noch weicheren Schwingungseinsatz zu erhalten, kann man einen Widerstand von 4,7 kΩ vom oberen Anschluss des Potis zum Emitter schalten. Übungsfrage
Antwort: Sie dienen zur Siebung der Versorgungsspannung aus einem Netzteil. Diese Frage kommt in ähnlicher Fragestellung für andere Schaltungen häufiger vor. Siehe Netzteil am Schluss dieser Lektion! Ich habe diese Schaltung selbst einmal aufgebaut und war begeistert, mit welch kurzer Empfangsantenne man abends SSB-QSOs hören konnte. Durch die gerade einsetzende Rückkopplung wird der Schwingkreis nur minimal bedämpft. Durch die sich daraus ergebende hohe Güte erzielt man bei sauberem Aufbau eine für den geringen Schaltungsaufwand erstaunlich hohe Trennschärfe. Für Bauanleitungen schauen Sie gelegentlich mal auf meine Homepage www.amateurfunklehrgang.de "Projekte".
SWR-Meter (Richtkoppler)Wie gut eine Antenne an die Zuleitung oder die Zuleitung an den Senderausgang angepasst ist, kann man mit dem Stehwellenverhältnis (SWR) messen. Ein gutes Stehwellenverhältnis ist für eine Antennenanlage sehr wichtig, denn nur dann wird die volle zur Verfügung stehende Senderleistung auch an die Antenne abgegeben. Die Schaltung eines Stehwellenmessgerätes wurde in der Lektion 16 - Bild 16-11 - vorgestellt. Ein SWR-Meter besteht aus einem Richtkoppler und einer Anzeige. Der Richtkoppler besteht aus einer 50-Ohm-Leitung (Koaxkabel), wobei in den Innenraum dieses Leiters noch zwei weitere isolierte Drähte eingezogen werden. Die Länge der Leitung ist unwichtig. Für Kurzwelle sollte man ein längeres Stück - vielleicht einen halben Meter - verwenden, da die entstehende Spannung von dem Verhältnis zur Wellenlänge abhängig ist. Für 2 m und 70 cm reichen 8 bis 12 Zentimeter. Bild 17-11: Selbst hergestellte KoppelleitungJeweils an den gegenüberliegenden Enden dieser Koppelleitungen schließt man nach Bild 16-10 (Lektion 16!) einen Abschlusswiderstand an. An der anderen Seite wird die hochfrequente Wechselspannung mittels Einweggleichrichter in Gleichspannung umgewandelt und angezeigt. Mit einem Richtkoppler kann man die Spannung messen, die durch Induktion und kapazitive Kopplung beim Stromfluss in beiden Richtungen entsteht. Einmal sind die induktiv und kapazitiv ausgekoppelten Wechselspannungen in Phase (Addition) und einmal in Gegenphase (Subtraktion). Für die Anzeige benötigt man ein empfindliches Anzeigeinstrument. Am besten eignen sich kleine, analoge Messgeräte mit 100 µA Vollausschlag. Um die Spannung an beiden Seiten zu messen, kann man einen Umschalter verwenden und sich die Spannungen abwechselnd anzeigen lassen. Daraus kann man den SWR-Wert berechnen oder sich nach Bild 10-4 auf Seite 144 eine Skala beschriften. Allerdings muss hierzu bei der Messung der Spannung in Vorwärtsrichtung immer 100 Prozent eingestellt werden. Dies macht man am einfachsten mit Hilfe eines Potentiometers. Bild 17-12: Der Versuchsaufbau des SWR-MetersDie Widerstände und die Kondensatoren lötet man direkt am Ende des Abschirmgeflechts des Koaxkabels an. Die Minusleitung für die Messspannung lötet man genau in der Mitte der Leitung an das Abschirmgeflecht an. Als Dioden kann man im Kurzwellenbereich jede Universal-Germanium- oder bei höheren Leistungen auch Silizium-Dioden verwenden. Bei sehr hohen Frequenzen im 2-m-Band und erst recht im 70-cm-Band sollte es eine Schottky-Diode sein, die für Hochfrequenz besser geeignet ist, als eine normale Siliziumdiode.
Die RauschbrückeEine Rauschbrücke wird zur Messung der Antennenimpedanz verwendet. Siehe Lektion 16 Bild 16-8 und Text! Bild 17-13: Schaltbild einer RauschbrückeDas schwache Rauschen einer Z-Diode oder Leuchtdiode (verschiedene Typen ausprobieren!) wird in einem dreistufigen Breitbandverstärker auf den für den Empfänger notwendigen Pegel angehoben. Als Übertrager wird ein kleiner, hochfrequenzgeeigneter Ferritkern verwendet, der mit vier verdrillten Drähten bewickelt wird (Balun-Prinzip). Zwei dieser Drähte werden in Reihe geschaltet und dienen als Primärwicklung, die beiden anderen stellen die Sekundärwicklung dar. Um die genauen Einstellwerte an den Skalen zu erhalten (Kalibrierung), werden zunächst genau bekannte Widerstände an die ZX-Buchse gesteckt und bei Mittelstellung von C mit R auf Minimum Rauschen abgeglichen. Dann können Sie zu diesen Widerständen noch genau bekannte Kondensatoren parallel schalten und auch mit C einen weiteren Abgleich durchführen. Schaltet man schließlich kleine Induktivitäten in Reihe, kann wieder mit C ein Abgleich erfolgen. In diesem Fall wird der Abgleichpunkt von der Mitte aus gesehen auf der anderen Seite sein (induktiv). Auf diese Art und Weise kann man die Eigenschaften der Antenne sehr genau ausmessen.
Die Dummy LoadNicht nur Selbstbauer im Bereich der Hochfrequenztechnik sondern auch für Messzwecke ist eine "künstliche Antenne" sehr hilfreich. Im Prinzip ist eine künstliche Antenne ein für Hochfrequenz und hohe Leistung geeigneter Widerstand. Er soll geringe Eigenkapazitäten und vor allem eine geringe Eigeninduktivität haben. Lastwiderstände aus gewickelten Drahtwiderständen sind vollkommen ungeeignet. Gut geeignet sind zusammengeschaltete Schichtwiderstände. Bild 17-14: Kaffeedosen Dummy Load, selbst gebautMan baut die gewünschte HF-Buchse in den Boden einer Kaffeedose ein und schaltet entsprechend nebenstehendem Bild mit Hilfe von Zwischenringen aus blankem Draht lauter 1/2-Watt-Widerstände in einer Ebene parallel. Die einzelnen Ebenen sind in Serie geschaltet, so dass sich ein Widerstand von genau 50 Ohm ergibt. Die Ringe sollten nach unten im Durchmesser zunehmen, wenn die Dummy Load auch im UHF-Bereich noch 50 ? betragen soll. Der letzte Ring wird mit dem Rand der Kaffeedose verlötet. Werden oben Löcher in den früheren Boden der Kaffeedose gebohrt und die Dose auf Füße gestellt, ergibt sich durch Kaminwirkung eine gute Kühlung der Widerstände. Diese Dummy Load kann kurzzeitig mit bis zu 180 Watt belastet werden. Hier auf dieser Homepage wird der Bau von Mini-Dummy-Loads für kleine Leistungen beschrieben. Bild 17-15: Dummy Load für kleine LeistungenPrüfungsfrage
Kommentar: Eine reihe hat 600 Ohm. Wieviel reihen muss man parallelschalten, um 50 Ohm zu erhalten?. Alle Widerstände werden gleich stark belastet.
Netzteil und StabilisierungBereits in Lektion 5 über Dioden wurden Gleichrichterschaltungen behandelt. Sie haben dort die Einweggleichrichtung und die Zweiweggleichrichtung kennen gelernt. In diesem Abschnitt sollen noch die zu einem Netzteil gehörenden Spannungsstabilisierungsschaltungen vorgestellt werden. Bild 17-16: Spannungsstabilisierung mit Z-DiodeDiese Schaltung mit Z-Diode zur Spannungsstabilisierung haben Sie in der Lektion 5 kennengelernt. Der entnehmbare Laststrom IL ist jedoch kleiner als der maximale Querstrom IZ durch die Diode. Um höhere Ströme entnehmen zu können, kann man einen Stromverstärker dahinter schalten. Bild 17-17: Zwei verschiedene Darstellungen der einfachen SpannungsstabilisierungDas Bild unten links zeigt eine solche Schaltung in zwei Darstellungen. Links erkennt man den Z-Dioden-Spannungsteiler und die Kollektorschaltung, rechts erkennt man einfacher, dass der Transistor V2 mit der Last in Reihe geschaltet ist. Die Ausgangsspannung U2 ist immer um 0,6 bis 0,7 V kleiner als die Spannung an der Z-Diode. Die Schaltung funktioniert folgendermaßen. Der Transistor ist als regelbarer Vorwiderstand geschaltet. Nimmt der Laststrom zu, wird dadurch die Ausgangsspannung U2 etwas sinken. Dadurch wird die Basis-Emitter-Spannung des Transistors größer und er regelt weiter auf, wodurch die Spannung wieder ansteigt. Die Regeleigenschaften dieser einfachen Spannungsstabilisierungsschaltung lassen noch etwas zu wünschen übrig. Erheblich besser arbeitet die Schaltung, wenn noch ein Verstärkertransistor V3 wie in folgendem Bild dazwischen geschaltet wird. Bild 17-18: Einfache Spannungsstabilisierung mit zusätzlichem VergleichstransistorWirkungsweise: Der Transistor V3 vergleicht die Sollspannung der Z-Diode mit der Istspannung über einen Spannungsteiler am Ausgang. Würde bei einer Laststromzunahme die Ausgangsspannung sinken, erhält die Basis von V3 weniger Spannung und der Kollektorstrom sinkt. Dadurch steigt die Spannung am Kollektor und somit auch an der Basis von V2. Dieser leitet nun besser und erzeugt weniger Spannungsabfall. Also steigt die Ausgangsspannung wieder. Bild 17-19: Spannungsstabilisierung mit Transistoren und zusätzlicher StrombegrenzungUm noch höhere Ströme stabilisieren zu können, erhält der Längstransistor noch einen zusätzlichen Transistor in Kollektorschaltung. V3 und V4 bilden eine sogenannte "Darlingtonschaltung". Der Transistor V1 hat die Aufgabe, eine zu hohe Stromabgabe zu verhindern. Wirkungsweise der Strombegrenzung: Über den Widerstand R5 wird bei hohem Laststrom der Transistor V1 leitend, so dass die Basisspannung für V3 gering wird und die Transistoren V3 und V4 weniger Strom erhalten. Die Vergleichsspannung für den Transistor V2 wurde einstellbar gemacht. Dadurch lässt sich die Ausgangsspannung in Grenzen verändern. Die obere Grenze ist durch die Versorgungsspannung minus UCE von V4 minus R5 mal IL und die untere durch die Z-Diode D2 plus UBE von V2 bedingt. Dieses Netzteil benutze ich für meine Zusatzgeräte TNC und PTC. Es folgt ein Bestückungsplan für eine Streifenleiterplatine. Die Leiterbahnen sind auf der Rückseite. Die eingezeichneten Quadrate bedeuten eine Leiterbahnunterbrechung.
Prüfungsfragen zu NetzteilenBild 17-20: Bestückungsplan des Netzteils für 5V / 1,8A mit Strombegrenzung (T4 auf Kühlkörper)
Im Prüfungsfragenkatalog findet man unter TD306 eine interessante Spannungsstabilisierungsschaltung, bei der die Z-Diode direkt am Ausgang sitzt. Bild 17-21: Schaltung zu Prüfungsfrage TD306Der Vorteil ist, dass die Ausgangsspannung direkt als Vergleich genommen wird. Allerdings kann man diese Spannung nicht einstellbar machen, denn die Ausgangsspannung ist immer Z-Diodenspannung plus 0,6 V für UBE von T2. Funktionsweise der Regelung: Sinkt die Ausgangsspannung bei höherer Belastung, erhält Transistor T2 über die Z-Diode Z1 weniger Strom und leitet dadurch weniger. Durch den verminderten Kollektorstrom von T2 verringert sich der Spannungsabfall an R1/R2 und die Basisspannung von T1 steigt. T1 leitet besser, UA steigt wieder. Prüfungsfrage
FestspannungsreglerMit Festspannungsreglern lassen sich Spannungen viel einfacher stabilisieren. In einem solchen IC sind viele Transistoren und Dioden enthalten, welche die Schaltung 19-19 ersetzen. Nur Kondensatoren müssen außen zugeschaltet werden. Die Eingangsspannung für den Regler muss mindestens 15% größer sein als die Ausgangsspannung. Bild 17-22: Spannungsstabilisierung mit FestspannungsreglerBei der 78er-Serie für 1 A gibt die Zahl hinter der 78 die Spannung in Volt an, zum Beispiel 7812 für einen 1-A/12-V-Regler. Die 79er Serie ist für negative Spannungen. Steht ein Buchstabe zwischen der 78 und der weiteren Zahl, zum Beispiel 78L09, bedeutet L = 0,1 A und S = 2 A. Bild 17-23: Festspannungsregler mit StromverstärkerReicht die Stromabgabe eines Festspannungsreglers nicht aus, kann auch dieser, wie im Bild 17-23 gezeigt, mit einem Transistor in Kollektorschaltung erweitert werden. Allerdings ist die Ausgangsspannung um die Basis-Emitterspannung des Zusatztransistors, also um zirka 0,6 V geringer als die des Festspannungsreglers. Bild 17-24: Veränderung der AusgangsspannungWenn man nicht den passenden Festspannungsregler mit der gewünschten Ausgangsspannung zur Hand hat, kann durch einen einfachen "Trick" die Ausgangsspannung heraufgesetzt werden. Legt man den Mittelanschluss des Dreibeinreglers auf ein höheres Potenzial, ergibt sich eine höhere Ausgangsspannung, da im Regler immer mit der Spannung am Mittelanschluss verglichen wird. Prüfungsfrage
Lösung: Die 6 V des Reglers liegen an dem 560-Ω-Widerstand. Die entstehenden 10,7 mA fließen auch durch den 270- Ω-Widerstand und erzeugen eine Spannung von 2,89 Volt. Zusammen ergeben sich also 6 + 2,89 gleich 8,89 V, also zirka 9 V, wie im Bild 17-24 angegeben ist.
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Kommentar: An der Basis liegt ein Spannungspotenzial von 5,6 V. Am Emitter ist die Spannung 0,6 V geringer.
SchaltnetzteilDamit ein Transformator im Netzteil kleiner gemacht werden kann, muss man die Frequenz der Wechselspannung vergrößern. Technisch löst man es so, dass man die Netzwechselspannung gleichrichtet, diese mit einem elektronischen Schalter (E in Bild 17-25, „MOS-Switch mit Pulsweitenmodulation“) zerhackt, dann transformiert und wiederum gleichrichtet. Es werden Schaltfrequenzen bis in den Megahertzbereich hinein verwendet. Allerdings entstehen dabei Oberwellen, die den Kurzwellenempfang stören können.
Bild 17-25: Prinzip des Schaltnetzteils Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Mechanik, SicherheitEin großes Problem für Selbstbauer ist häufig die Mechanik. Jedoch gibt es einfache Aluminiumboxen, die innen ein Rillensystem haben, in das man passende Platinen einfach hineinschieben kann. Bild 17-26: Selbst zusammengebauter Packet Radio TransceiverBei allen Geräten, die Hochfrequenzströme führen, muss man auf eine gute Abschirmung achten. Besonders Oszillatoren, Frequenzvervielfacher, Mischstufen, HF-Verstärker und Anpassungsfilter müssen abgeschirmt werden, damit es einerseits nicht zu unerwünschten Rückkopplungen und andererseits nicht zu störenden Beeinflussungen anderer Geräte kommt. Metallgehäuse, die Netzspannungen enthalten, müssen mit dem Schutzleiter verbunden werden. Netzzuleitungen von Sendern höherer Leistung sollten durch Tiefpassfilter entkoppelt werden. Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
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Prüfungsfrage
Prüfungsfrage
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Eigenbaugeräte (Bausätze)
Bild 17-27: Eigenbau-Transceiver (Bausatz) Elecraft K2Man kann seinen Kurzwellentransceiver neuerdings auch wieder selbst bauen. Von der Firma Elecraft® wird ein hervorragender und leicht nachbaubarer Bausatz angeboten. Es macht nicht nur Vergnügen, mit diesem Gerät Funkbetrieb durchzuführen, sondern auch, dieses Gerät aufzubauen. Sie brauchen dazu nur ein klein wenig Löterfahrung. Mehr zu diesem Projekt hier auf der Homepage unter Projekte. Ich kann den Nachbau dieses Gerätes sehr empfehlen, denn auch die technischen Daten sind ausgezeichnet. Hinweis zum BegleitbuchDieser Online-Lehrgang wurde mit freundlicher Genehmigung des Autors aus seinem Buch für das Internet umgewandelt.
Dieser Lehrgang basiert auf dem Prüfungsfragenkatalog Feb. 2007 der Bundesnetzagentur (BNetzA). Alle darin vorkommenden Themen wie Grundlagen der Elektrotechnik, Elektronik sowie Sender- und Empfängertechnik, Übertragungstechnik, Antennentechnik und Messtechnik aus dem Gebiet "Technische Kenntnisse" werden ausführlich erläutert. Die Erfahrung mit praktischen Lehrgängen wird genutzt, um den Prüfling in die Lage zu versetzen, jede Frage aus dem Fragenkatalog richtig zu beantworten. Dieses Buch ist auch sehr gut für das Selbststudium geeignet. Dieser Lehrgang baut auf dem Lehrgang für die Klasse E auf. Sie sollten also erst den Lehrgang für das Amateurfunkzeugnis Klasse E durchgearbeitet haben oder zumindest bei Verweisen dort nachlesen können. *) Wenn Sie noch vor dem 1. Juni die Prüfung Klasse A (nach dem alten Fragenkatalog Klasse 1+2) machen wollen, sollten Sie sich dieses Buch besorgen, denn es wird in Kürze ausverkauft sein. Bis Ende Mai wird noch nach dem alten Fragenkatalog geprüft. Dieses Buch online bestellen
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