Hallo zusammen, ich baue im Rahmen meines Physikstudiums einen DCF77 Empfänger analog auf, bzw. ich überarbeite diesen. Hierzu habe ich den angehängten Schaltplan erhalten. Es handelt sich lediglich um die aktive Antenne um das Signal zu empfangen und aufzubereiten. Der Schwingkreis und die FET-Stufe bereiten mir keine Probleme. Das Hindernis ist die Verstärkerstufe - und zwar soll ich die ganze Schaltung verstehen. Trotz viel Hilfe von Bekannten und Freunden aus der Ausbildung habe ich meine Schwierigkeiten. Die Frage ist vermutlich recht simpel: Wieso genau diese Verschaltung von PNP und NPN Transistor? Der Entwickler dieser Schaltung hat sie sich anscheinend irgendwo aus dem Internet gezogen, allerdings keine Quellen angegeben. Ich stehe ein wenig auf dem Schlauch. Ist an der Reihenfolge etwas besonders oder könnte auch gut ein normaler Darlington-Transistor o.ä. verwendet werden? Ich hoffe, dass ich mein Problem darlegen konnte. Falls nicht einfach nochmal nachfragen. Danke schon mal für eure Hilfe! Besten Gruß, Marco
Angehängte Dateien:
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aktive_Antenne.png
500 KB
Marco schrieb:
>Wieso genau diese Verschaltung von PNP und NPN Transistor?
Q1 ist falsch angeschlossen, wie "karadur" schon schrieb.
Es soll einfach eine große Verstärkung erreicht werden.
Aber ob die Schaltung stabil arbeitet und ob der Arbeitspunkt
stabil ist, must du ausprobieren. Bei einer so hohen Verstärkung
passiert es schnell das die Schaltung schwingt.
Wenn die Schaltung nicht stabil arbeitet, nimm zwei
Emitterstufen oder eine Kaskodestufe.
Bei Q1 ist Kollektor u. Emitter vertauscht. Pnp und npn verschalten erlaubt so auch einen Betrieb mit niedrigerer Versorgungsspannung als mit Darlingtonschaltung zweier gleichen. Hat man einen Transistor falsch herum eingesetzt, zeigt sich immer noch eine geringe Stromverstärkung im Bereich 5 bis 15. Das ist kein Messfehler, das ist wirklich so. http://www.elektronik-labor.de/AVR/NPNpnp.html Wenn das Empfangssignal zu stark sei sollte, mach das so. Allerdings ist dann die Versorgungsspannung hoechstens 5V.
Günter Lenz schrieb: > Aber ob die Schaltung stabil arbeitet und ob der Arbeitspunkt > stabil ist, must du ausprobieren. Bei einer so hohen Verstärkung > passiert es schnell das die Schaltung schwingt. Eine sehr ähnliche hatte ich vor langer Zeit (ca. 35J.) auch schon gebaut - etwas hochohmiger. Läuft nach wie vor. Am (richtig eingebauten) Q1 hatte das Signal schon ca. 0,5Vss (Abstand 150km). Bei Q2 wird es reichen, dem Kondensator C6 einen Widerstand in Reihe zu schalten, um die Verstärkung ggf. etwas runter zu nehmen. Ich hatte sie schon am Q1 etwas reduziert. Wo siehst du Probleme mit den Arbeitspunkten? Durch R3 und R6 ist doch genug DC-Gegenkopplung vorhanden. @TO: R16 scheint mir überflüssig - außer du hast einen Stecker zwischen FET und Antenne. Die Antennenspule selber ist ja ein Stück Draht ... Marco schrieb: > Wieso genau diese Verschaltung von PNP und NPN Transistor? Die Kombination aus PNP und NPN erspart bei geeigneter Dimensionierung den Koppelkondensator und die Arbeitspunkteinstellung (Basisspannungsteiler) mit zwei Widerständen bei jedem Transistor. Da es bei kleinen Signalen nicht ganz so tragisch ist, wenn das Ruhepotential am Kollektor nicht optimalerweise bei der halben Versorgungsspannung zu liegen kommt, verwende ich die Variante auch gerne.
HildeK schrieb: > R16 scheint mir überflüssig Leider ist er nötig, da hier die übrigen Ladungsträger, welche am Gate vom FET anliegen auf Masse geleitet werden, er läuft sonst über. HildeK schrieb: > Die Kombination aus PNP und NPN erspart bei geeigneter Dimensionierung > den Koppelkondensator.... Danke für die Antwort, hast zufällig eine HP oder ein Buch, in dem ich es genauer nachlesen kann? Sonst ergibt das eine Menge Sinn. Dieter schrieb: > Bei Q1 ist Kollektor u. Emitter vertauscht. Nene, da ist nichts vertauscht. Die Schaltung läuft und ich empfange das DCF Signal. Da Verstärkung liegt zwischen 600 und 1000 je nach Bauteilstreuung. Eigenschwindung taucht nicht auf.
Marco S. (marco_s969) schrieb: >HildeK schrieb: >> R16 scheint mir überflüssig >Leider ist er nötig, da hier die übrigen Ladungsträger, welche am Gate >vom FET anliegen auf Masse geleitet werden, er läuft sonst über. Welche "übrigen Ladungsträger". Meinst Du, die einen entscheiden sich für den Weg über die Spule, die anderen für den Weg über den R? >Dieter schrieb: >> Bei Q1 ist Kollektor u. Emitter vertauscht. >Nene, da ist nichts vertauscht. Die Schaltung läuft und ich empfange das >DCF Signal. Da Verstärkung liegt zwischen 600 und 1000 je nach >Bauteilstreuung. Eigenschwindung taucht nicht auf. Ja, zum Glück funktioniert ein solcher Transistor auch verkehrtherum. Aber eben etwas sehr schlecht. Er ist trotzdem falsch rum eingezeichnet, auch wenn es irgendwie zu funktionieren scheint. Noch nie gelernt, daß pnp genau andersherum als npn benutzt werden?
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Marco S. schrieb: > HildeK schrieb: >> R16 scheint mir überflüssig > > Leider ist er nötig, da hier die übrigen Ladungsträger, welche am Gate > vom FET anliegen auf Masse geleitet werden, er läuft sonst über. Richtig, das Gate braucht eine DC-Anbindung an GND, aber die hat es schon über den Draht der Antennenspule. Marco S. schrieb: > Dieter schrieb: >> Bei Q1 ist Kollektor u. Emitter vertauscht. > > Nene, da ist nichts vertauscht. Doch, schon. Ich wüsste nicht, welchen Nutzen es hat, den invers zu betreiben.
HildeK schrieb: >> Nene, da ist nichts vertauscht. > > Doch, schon. Ich wüsste nicht, welchen Nutzen es hat, den invers zu > betreiben. Wenn du soviel Verstärkung hast, dann hast du den Q1 zwar falsch gezeichnet, aber richtig angeschlossen. Weiteres Indiz: - R3 und C5 sind die üblichen Maßnahmen zur Reduzierung der DC-Verstärkung (Stromgegenkopplung) unter Beibehaltung der maximalen AC-Verstärkung. Und die ist immer am Emmiter angebracht.
Na gut, dann werde ich es nochmal probieren E und C zu tauschen. Ist mir zwar rätselhaft, weshalb die Schaltung dann läuft und auch eine hohe Verstärkung erreicht. Ich hab die Schaltung definitiv so aufgebaut, nämlich 5x und davon laufen alle... Zu R16 kann ich nur so viel sagen, dass ohne diesen Widerstand kein Signal zu sehen. Wichtig ist es bei dem DCF Signal den Hub zu sehen, diesen sieht man nun mal nur mit R16.
Marco S. schrieb: >probieren E und C zu tauschen. Ist mir >zwar rätselhaft, weshalb die Schaltung dann läuft Du must erst mal grundsätzlich verstehen wie ein Transistor funktioniert. Es gibt NPN- und PNP-Transistoren. Q1 ist ein PNP-Transistor. PNP-Transistoren Arbeiten mit - am Kolektor und + am Emiter. Bei NPN-Transistoren ist es genau umgekehrt. Der Laststrom fließt über Kollektor Emitter. Der Steuerstrom fließt über Basis Emitter. Die gezeigte Schaltung ist eine sogenannte Komplimentärschaltung. Siehe hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Transistor https://de.wikipedia.org/wiki/Sziklai-Paar http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0203111.htm
Marco S. schrieb: > Na gut, dann werde ich es nochmal probieren E und C zu tauschen. Prüfe erst, ob du nicht die Hardware richtig verschaltet hast und nur die Zeichnung falsch ist! Man kann auch mal C und E versehentlich vertauschen ...
Marco S. schrieb: > Zu R16 kann ich nur so viel sagen, dass ohne diesen Widerstand kein > Signal zu sehen. Wichtig ist es bei dem DCF Signal den Hub zu sehen, > diesen sieht man nun mal nur mit R16. Dann hast du irgendwo noch ein Koppelkondensator Richtung Antenne verbaut. Ansonsten ist die Spule der Antenne welches parallel zu R16 liegt für Gleichstrom und damit für den Arbeitspunkt garantiert niederohmiger als R16 mit 2,2Mohm. Vermutlich könntest du hier auch ein 100Kohm reinsetzen, ohne das es sich auswirkt. Marco S. schrieb: > Dieter schrieb: >> Bei Q1 ist Kollektor u. Emitter vertauscht. > > Nene, da ist nichts vertauscht. Die Schaltung läuft und ich empfange das > DCF Signal. Da Verstärkung liegt zwischen 600 und 1000 je nach > Bauteilstreuung. Eigenschwindung taucht nicht auf. Hilde-K und einige andere auch haben das schon richtig beschrieben. Bei einen PNP Transistor muss Emitter an Plus , bei einen NPN Transistor Emitter an Minus. Somit ist bei dem PNP Emitter und Kollektor zumindest im Schaltbild vertauscht. Ralph Berres
Marco S. schrieb: > Na gut, dann werde ich es nochmal probieren E und C zu tauschen. Ist mir > zwar rätselhaft, weshalb die Schaltung dann läuft und auch eine hohe > Verstärkung erreicht. Es wurde dir jetzt mehrfach erklärt. Ein Bipolartransistor funktioniert im Prinzip auch mit vertauschtem Emitter und Kollektor. Er hat dann aber eine deutlich geringere Stromverstärkung und hält deutlich weniger Sperrspannung aus. Dafür ist die Sättigungsspannung geringer. In manchen Schaltungen macht man das absichtlich so und es heißt Inversbetrieb. Das erklärt, warum deine Schaltung überhaupt funktioniert. Und was die Verstärkung angeht: das sind drei Spannungsverstärkerstufen in Reihe. Die Gesamtverstärkung ist das Produkt. Ob deine Schaltung jetzt 100·100·100 = 1.000.000 schafft oder nur 100·10·100 = 100.000 - das kannst du ohne eine präzise Messung gar nicht herausfinden. > Zu R16 kann ich nur so viel sagen, dass ohne diesen Widerstand kein > Signal zu sehen. Dann stimmt vielleicht noch etwas an der gezeichneten Schaltung nicht (mit der Realität überein). Wenn die Antenne über einen Koppelkondensator angekoppelt wäre, dann würde sich das genauso auswirken.
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