| Ugly Construction für HF-Versuchsaufbauten |
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| Geschrieben von: Volker Lange-Janson |
| Dienstag, den 23. Juni 2009 um 11:36 Uhr |
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Ugly Construction am Beispiel eines einfachen UKW-Oszillators, Simulation eines Oszillators mit PSpiceDer
Selbstbau von Hochfrequenz-Schaltungen wird oft zum Fiasko, wenn man
nicht auf ein eindeutiges Massepotential und kurze Verbindungen achtet.
Oszillatoren schwingen dann nicht und was keinesfalls schwingen darf,
erzeugt wilde Schwingungen. Die hier beschriebene Methode jedoch
garantiert fast schon den Bastelerfolg bis hin in den 2m- und 70cm-
Bereich. Und das bei geringem Aufwand. Ugly Construction - Was ist das?
 Ugly Construction eines UKW-Oszillators
Gerade bei Hochfrequenz-Schaltungen können die Eigeninduktivitäten von
kurzen Drahtstücken die Schaltungs-Eigenschaften radikal verändern.
Eine funktionierende Masseverbindung kann deshalb nicht durch
Verdrahten erlangt werden. Viel besser ist eine durchgehende
Massefläche, wie wir sie bei gewöhnlichen, kupferkaschierten
Leiterplatten-Material vorfinden. Ein
Problem sind bei dieser Aufbau-Mehtode die fehlenden Lötstützpunkte.
Behelfen kann man sich, indem man dafür hochohmige Widerstände ab 1
etwa Mega-Ohm verwendet. Stromversorgungsleitungen können mit
Keramikkondensatoren mechanisch fixiert und gleichzeitig abgeblockt
werden. Liebhaber des Manhatten-Stils kleben kleine Leiterplattenstücke
auf die Massefläche. Erlaubt ist eigentlich alles, was funktioniert.
Wichtig ist, dass man für eine ausreichende mechanische Stabilität
sorgt. Andernfalls tritt der unangenhme Effekt der Mikrofonie auf.
Werden zum Beispiel die mechanischen Abmessungen einer Oszillatorspule
durch Vibration verändert, macht sich dies als Frequenzmodulation
hörbar bemerkbar. Der in der Abbildung gezeigte Draht hat sich als zu
dünn erwiesen. Nachfolgendes
Bild zeigt einen Lötstützpunktfräser, den man in wenigen Minuten aus
einer abgesägten 6mm-Achse herstellen kann. Sie muss aus Stahl sein.
Aluminium ist zu weich.
 Lötstützpunktfräser
Zuerst bohrt man in die Achse ein wenige mm tiefes Loch. Dann feilt man
mit einer Dreikant-Feile noch ein paar Zähne hinein und fertig ist der
Fräser. Bei hoher Drehzahl kann man mit einer Ständerbohrmaschine die
Lötstützpunke erzeugen. Gefräst werden kann je nach Bedarf während der
Aufbauphase, selbst wenn bereits Bauteile auf die Massefläche gelötet
wurden. Andere Methode: Man nimmt einen Holzbohrer von10 mm Durchmesser
und schlägt den störenden Mitteldorn mit einem Hammerschlag ab.
Mit rostfreier Stahlwolle reinigen Sie bequem die Kupferoberfläche.
Abschirmungen realisieren Sie, wenn Sie Leiterplattenmaterial hochkant
auf die Massefläche löten. Spulen können auf der Rückseite der
Leiterplatte befestigt werden. Die Kupferfläche schirmt dann das
elektrische Feld ab. Alte Sardinenbüchsen finden als Abschirmbecher
Verwendung. Die Büchse wird mit 2 Schrauben einfach auf die
Leiterplatte gedrückt. Dazu werden die Schrauben durch Bohrlöcher im
Boden der Sardinenbüchse und der Leiterplatte geführt. Die Kupferfläche
der Ugly Construction dient dann als Deckel. Freitragende Spulen
sollten aus mindestens 0.9 mm dicken Kupferdraht bestehen, um
Mikrofonie zu vermeiden. Gehen Sie mit den Widerständen behutsam um und
verbiegen Sie die Anschlussdrähte vorsichtig. Kleine mechanische
Defekte in Kohleschichtwiderständen können Rauschquellen darstellen.
Für "Profis" scheinen einige Tipps skuril wirken oder gar an Pfusch
erinnern. Bedenken Sie aber, dass es sich hier um Versuchsaufbauten
handelt oder um Einzelanfertigen, die sich nicht nach den
Erfordernissen einer kostengünstigen und automatisierten
Massenproduktion richten müssen.
Die freitragende Spule hat einen Innendurchmesser von 7,5 mm, ist etwa
8 mm lang und hat etwa 5 Windungen. Die Lage der Anzapfung ergibt sich
aus dem Bild. Der Draht sollte mindestdens einen Durchmesser von 0,9 mm
besitzen, da sonst Mikrofonie auftritt.
Bevor die Schaltung (siehe nachfolgende Abbildung) als Ugly
Construction aufgebaut wurde, ist sie mit Pspice simuliert worden.
Dabei zeigte das elektrische Verhalten des realen Aufbaus eine
erstaunliche Übereinstimmung zur Simulation. Dies spricht für Ugly
Construction, denn in der hier vorgenommen Simulation wurden die
parasitären kapazitiven und induktiven Einflüsse in keinster Weise
berücksichtigt. Anmerkung: Rz in der Simulation ist der
Ersatzwiderstand für die Güte des Schwingkreises. Ein Kopplungsfaktor
von 0.25 entspricht in etwa einer Spulenanzapfung.
 Schaltung des UKW-Oszillators in PSpice Schematics. (Download ukwosz.zip). Die im Zip-File befindliche SCH-Datei läuft auch nach einer Umwandlung unter Capture/PSpcie. Nachfolgend das Simulationsprofil für die Transientenanalyse:
 Transientenanalyse
des des UKW-Oszillators. Zu sehen ist der Anschwingvorgang. Die
einzelnen Schwingungszüge verschmelzen zu einer grünen Fläche. Ein Zoom
würde die Details zeigen.
Geeignet ist der kleine UKW-Oszillator als Prüfsender oder zur Speisung
eines Mischers. Man kann ihn mit einer Kapazitätsdiode ergänzen, um die
Frequenz abzustimmen. Die Schaltung wurde mit Hilfe der CD-ROM "E1-Das interaktive Elektronikprogramm" simuliert. Die CD-ROM enthält auch ein Programm zur Spulenberechnung. Wer den Oszillator simulieren möchte, kann die Schaltung als SCH-Datei hier herunterladen (ca. 2 kByte). Downloads:
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| Zuletzt aktualisiert am Freitag, den 17. Juli 2009 um 15:01 Uhr |
