何でも実習生の実習日誌

電子工作、模型スチームエンジン工作など、何でも工作が大好きです。
手持ちの工作機械は卓上ボール盤だけ、全て手作りです。

原因が判明しました   

2018-07-31 15:25:57 | 電子工作


2018/07/31(火曜日) 晴れ


今までのVHFコンバータやUHF超再生受信機工作では発振回路にはベース接地コルピッツ発振回路を
組んで大体うまく動作してくれた。

そこで今回はこれと同じコルピッツ発振回路の同調回路にバリキャップを使って電圧制御で発振種端数を
変化させてみようと実験を始めた。

ところが回路を動作させてみると出力の波形(スペクトラム)がダラダラと広がっていてちょっとおかしい。
高周波ベテランの友人からアドバイスに従っていろいろやってみたが状況は変わらない。




工作した発振回路がダメなのかな? それじゃー、ハートレー発振回路でやってみるか・・・
と、半田ゴテを握ってゴソゴソやっているとき、友人から

  「電源はスイッチング型か? ノイズでFM変調がかかっているのではないか?」

というアドバイスが届いた。
あっ、言われてみれば確かにそんな感じだ!。 電源はスイッチング型のACアダプタを使っている。

早速、作業を始めた。
まず初めにバリキャップの逆バイアス用電源を006P乾電池(9V)に変更してみた。
確かにスペクトラムの広がりは改善された。 だが完全ではない。
そこで回路全体を006Pで駆動してみた。

おーっ、きれいなスペクトラム波形が出た!





そうかぁ、電源のノイズでバリキャップが駆動されてFM変調がかかっていたんだぁ・・・
このスペクトラムを見て「FM変調がかかっている。」と見抜いた工作友人は流石高周波ベテランだ。 

さぁて、今までの工作実験では9VスイッチングACアダプタで済ませてきたけど、これからはそうはいかない。
まぁ、リニア型の大型の安定化電源はあることはある。
もう40年以上も前のものだが時々は使っている。
それを使って見るか・・・

最大20V、6.5Aのリニア安定化電源。 
電圧調整は半固定で裏側で調節するので電圧をあれこれ変える実験には使いずらい。



手元で電圧が調整できるように作った「3端子レギュレータ」を使って実験をしてみた。
これもリニアー方式だからノイズは出ない。(と思います・・・)
スペクトラムの波形がきれいだ。 



電圧と電流が同時に表示できるパネル型のメータを入れてみた。
すると、スペクトラムの波形の幅が広がった。 これもノイズを出すみたいだ。


そうかぁ・・・・ スイッチング電源(9V 1.3A ACアダプタ)が問題だったんだなぁ。
スイッチング電源は小さくて(安くて)便利なんだけどねぇ。
それにパネル型の電圧電流計もノイズを出すようだ。

基板の入り口で大容量のパスコンをかませたらどうだろう? 実験してみた。


大きなケミコン(4700μF)を取り付けてみた。


こうすればスイッチング電源(9VACアダプタ)で動作させてもOKだ。
だけどよくみればスペクトラムの幅は広がってるみたいだ。



この電源(9V固定 300mA 3端子レギュレータ)でもOKだった。



今まで、発振スぺトラムがダラダラと広がってあれこれやっても解決できなかったが
電源の対処をしてやっと解決できた。


やっと急峻な細いスペクトルが表示された。




今日の実験ではバリキャップのバイアス電圧を変えると周波数は大きく変化差せることができた。

  2.00V  110.96MHz
  3.00V  120.15MHz
  4.01V  129.70MHz
  5.00V  139.59MHz
  6.02V  149.36MHz
  7.05V  159.90MHz
  8.05V  170.10MHz
  8.91V  180.15MHz

2V~9Vで70MHzぐらい周波数が変化した。
さぁ、次は鋸歯状波の発振実験をしてみよう。

いろいろアドバイスをくださったJANJANJANさん、ありがとうございました。

 
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スペクトラムが大きく見えるSDR#で確認した

2018-07-30 13:56:09 | 電子工作


2018/07/30(月曜日) 晴れ


高周波の実験にはスペクトラムアナライザがあれば便利だ。
だけど「にわか高周波マニア」のオイらはそんな高価な測定器は持っていない。
そこで手元にあるSDRドングルとSDRソフト(アプリ?)を使ってスペアナもどきで
何とか工作の手助けにしている。
発振回路が放射している電波をSDRドングルで受信してパソコン上のHDSDRとか
SDR#とかで表示するわけだ。
今日も、SDRドングルでこんなことをして遊んでいた。

パソコンにはSDRとしてHDSDRとSDR#をインストールしてある。
両者は一長一短で例えばHDSDRはスペクトラム表示範囲が最大で3MHzと広いが
レベルを表示する範囲が固定で狭い。
一方のSDR#はスペクトラム表示範囲が最大1MHzと物足りないがレベルの範囲は
広くて拡大、縮小ができる。

今日は一つのスペクトラムを拡大してみる実験なので範囲は狭く限定される。
そこでSDR#を使って確認してみた。


同調回路をトリマ・コンデンサにしたコルピッツ発振回路のスペクトラムを見てみる。


急峻な細く尖ったスペクトラムが見えた。




次にトリマ・コンデンサをバリキャップ(1SV228)に取り替えた回路のスペクトラムを見てみる。



裾の広い(70MHz以上?)台形のようなスペクトラムが見えた。




グランドから浮いていた一方の端子を1MΩ抵抗器を通してグランドに接続した。



裾野はさらに広がった。




何でだろう?
バリキャップはコンデンサとして働いているはずだが・・・・・
ところで「コンデンサ」って何なんだろう。
「2枚の平行な電極(極板)の間に誘電体(絶縁体)を詰めた電荷を蓄えるも」かな?
電極の間に入る誘電体は絶縁体なら何でもいいはずだ。
勿論空気だっていいんだから・・・
バリキャップはダイオードだから電気を通さなくなった(絶縁体になった?)半導体が誘電体かな?
アノードとカソードの間に誘電体があるコンデンサだな、多分・・・・
そんならトリマ・コンデンサと同じようになるはずだけど、そうはならない。
使い方が間違っているのかな?
それとも発振回路がいい加減なのかな?
あぁ、わからない・・・こんなボンクラ頭でわかるはずがない。
今日はもう工作をお終いにしよう。 あぁ、疲れた・・・・・


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状況は変わらなかった    - バリキャップによる可変周波数発振実験 -

2018-07-29 16:12:57 | 電子工作


2018/07/29(日曜日) 昨夜・朝まで雨 後 晴れ (台風12号が過ぎ去って行った。)


コルピッツ発振回路の同調コンデンサをバリキャップ(1SV228)に替えて電圧制御で
発振周波数を変化させてみようと、その実験をしている。
バリキャップに加える電圧を変えると周波数は変化するようになった。
しかしそのスペクトル(?)を見てみると、普通のコンデンサで同調発振させたそれと
比べて何だかあまりきれいではない。
何でだろう?

この実験を応援してくれている工作友人(高周波工作のベテラン)がこの状況を知って

「1SV228の上側のダイオードのグランドが無いので電圧がかからない。
 1MΩ程度の抵抗器を経由してグランドに落とせばOKになる。」

とのアドバイスをくれた。


うーん、なるほどね。 やってみよう。

回路図のように片側のダイオードのアノード端子を1MΩの抵抗器を通してグランドに接続した。



真空管時代には1MΩとか10MΩとか高い抵抗値のものをよく使ったがトランジスタになってからは
低い抵抗値のものしか無い。(大きなL型抵抗器はあるけど、今どきは使わない。)

510KΩの抵抗器を2個つないでアースに落とした。
(付けたり、離したりして実験。 このときは離した状態。)




始めに今までの回路(アノード接地無し)のときの発振スペクトラム。

周波数は165MHz付近。 




アノードを1MΩを通して接地したときの発振スペクトラム。
周波数は170MHz付近に上昇した。




抵抗値を510KΩにしてみたが波形に大きな変化はなかった。



やっぱりバリキャップは何かただのコンデンサーとは違うのかもしれない。
もっと実験を続けてみよう・・・・どうせ暇なんだから・・・・・

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バリキャップをうまく使えない・・・・

2018-07-29 08:07:02 | 電子工作

2018/07/28(土曜日) 曇り夜は雨(台風12号接近中)


バリキャップを使ってスイープゼネレータを工作しようと何だかわけのわからない実験をしている。
一応、バリキャップの逆バイアス電圧を変化させてキャパシティーが変化する様子は確認できた。
そこでコルピッツ発振回路にバリキャップを組み込んで可変周波数発振回路の実験をしてみた。
発振周波数の変化はSDRドングルと簡易スペアナで観測したが、周波数は変化しているが、
発振スペクトラムはなんだがダラダラっとした波形だった。

そこで以前工作したコンバータ用のLOC(普通の)コルピッツ型)を動作させてスペクトラム波形を
確認してみたがこちらはすっきりした急峻な波形だった。
もしかすると、今回作った切り張りランドのコルピッツ発振回路が不調なのかもしれない・・・・・
もう一度、最初からやり直してみよう。


先ず普通のコルピッツ発振回路が正常に動作するかの確認から始めることにした。
(バリキャップを取り外して普通のトリマ・コンデンサを使った)



部品の交換がしやすいように一回り大きい基板(切り張りランド)に組み直した。


これは案外すっきりしたスペクトラムで発振している。(と、思います・・・・・)


HDSDRはスペクトラム窓の周波数表示範囲(スパン?)が(最大)3MHzと広くて良いのだが、
高さが狭くて(拡大できない)ちょっと不便だ。
一方のSDR#は高さは大きくできて良いのだがスパンは(最大)1MHzばかりでちょっと狭い。
どちらも一長一短というところだな。

SDR#で確認したスペクトラム。



これで基本のコルピッツ発振回路はOKだ。(・・・・だろうと思います。)


これから本題のバリキャップ可変発振回路の実験だ。
回路図はこんなもの。


トリマ・コンデンサを取り外してバリキャップを組み込んだ。



バリキャップに加える逆バイアス電圧を変化させて発振周波数を確認してみる。




NWT-4000(簡易スペアナ)で確認したスペクトラム。
大きく立ち上がっているのが発振出力だろう。 



発振回路を停止させて周囲のスペクトラムを確認してみた。


机の周りにはこんな電波が飛び交っている。



重ねてみる。  赤いトレースが発振回路の出力ろう・・・
 (接続ケーブルをちょっと動かしただけで波形が変化するので結果はいい加減です・・・)



逆バイアス電圧を変化させると周波数も追従して変化する。
その様子を動画でご覧ください。





周波数が変化するのは何とか確認できた。
しかしそのスペクトラムをHDSDRとSDR#で受信してみると相変わらずダラダラだった。






同調コイルとトリマ・コンデンサを組み合わせた時のようなすっきりした波形ではない。
やっぱりバリキャップの使い方に問題があるんだろう・・・・・

(このあとで工作友人(高周波回路のベテラン)からバリキャップについてアドバイスをいただいた。
 それを参考にして実験をしてみます。 結果をお楽しみに・・・・・)

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思ったようにはいかないものだ・・・・・ - バリキャップ同調回路 -

2018-07-27 19:23:22 | 電子工作


2018/07/26(木曜日) 晴れ時々曇り


初めて工作したバリキャップ。
静止した状態での機能確認(逆バイアス電圧によってキャパシタンスが変化する様子)は
確認できた。
これを応用すればスイープゼネレータ工作も夢ではない・・・・と早速発振回路を組んでみた。

今までの実験で何度か組み上げたコルピッツ発振回路の同調用コンデンサをバリキャップに
置き換えてみた。



基板は切り張りランド方式で作った。
ベースバイアスを調整して回路電流(ほとんどがICのはず)を2.6mA程度に設定した。
コイルに手を触れると電流が大きく変化する。 発振はしているだろう・・・・・



この回路が発する電波をSDRドングルと簡易スペアナで受信した。



102MHzぐらいで発振している。 
バリキャップの電圧を変えると発振周波数も変化する。
しかし、HDSDR画面に表示されるスペクトラムは何だかダラダラっとしている。



電源を切断すると波形は消えるからこの回路からの電波であることは確認できる。


おかしいなぁ・・・ 前に作ったコンバータのときは発振回路はもっとシャキッとしていたけど。
そこで当時のLOC(コルピッツ発振回路)基板を引っ張り出して波形を確認してみた。


当時のコンバータ・LOCの回路はこんなものだった。



基板はこんなもの。 エッチングしてプリント基板にしてある。



この基板が発する電波は力強いみたいだ。 波形も急峻だ。



同調用トリマコンデンサをバリキャップに替えるとこんな波形になる。



バリキャップの使い方が間違っているのかもしれない。
それに発振周波数も102MHzと210MHzで大きく異なっているし、トランジスタも
違っているのでまともな比較はできない。

また明日、実験してみよう。








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