Hallo zusammen,
ich stecke momentan an einem Problem fest. Ich möchte diskret mit Transistoren einen Begrenzerverstärker bauen, der ein FM-Signal begrenzen soll.
Einfach zu realisieren, würde man meinen.
Allerdings habe ich es mit einem 20 MHz-Träger zu tun, der in FM mit einem FBAS moduliert ist. Das resultierende Spektrum reicht etwa von 10 MHz bis 30 MHz.
Und da beginnt das Problem.
Momentan benutze ich einen NE564, der die Begrenzung und die Demodulation hervorragend bewerkstelligt. Aber aus bestimmten Gründen möchte ich von diesem Baustein weg. Warum, würde jetzt zu weit führen.
Ein erster Versuch mit bipolaren Transistoren in Emitterschaltung (vier an der Zahl) ist gescheitert. Zwar begrenzte die Anordnung hervorragend, bei genauer Betrachtung des Oszillogramms zeigten sich bei bestimmungsgemässer Modulation allerdings ab der ersten Stufe markante Überschwinger in der Hüllkurve, die nicht zu eliminieren waren. Weder durch Änderungen der Arbeitspunkte, noch der Verstärkung der einzelnen Stufen usw. Diese Überschwinger wiederum erzeugten im demodulierten Signal starke Verformungen des ursprünglichen Videosignales, erkennbar an starken Überschwingern im Bereich der Sync-Impulse und starker Hell-Dunkel-Kontraste. Darüber hinaus war der Videofrequenzgang völlig verbogen. Ich habe mit einem Flankendemodulator, einem Koinzidenzmodulator und mit einem Zähldiskriminator als Demodulator experimentiert und bei allen Varianten diese Überschwinger im zurückgewonnenen Videosignal in ähnlicher Form gesehen.
Ich vermute, dass bei Einsetzen der Begrenzung durch Übersteuerung die jeweilige Transistorstufe in die Sättigung fährt, und dadurch in Kombination mit dem im Verhältnis zur Trägerfrequenz sehr breiten Gesamtspektrum insbesondere an den harten Sprüngen (Sync-Impulse) im modulierenden FBAS starke Amplituden- und Phasenfehler im begrenzten FM-Signal auftreten, die dann später bei der Demodulation Ärger machen. Benutze ich anstelle der der Transistoren zwei kaskadierte NE592 zur Begrenzung, dann ist die Hüllkurve des Ausgangssignales ok. Ein schnell mal testweise nachgeschalteter Flankendiskriminator lieferte ein erstaunlich gutes Bild, von Überschwingern oder stark verbogenen Videofrequenzgang keine Spur. Den Flankendiskriminator habe ich jeweils bei beiden Verstärkertypen ziemlich lose angekoppelt, um unkontrollierte Bedämpfungen des Schwingkreises durch die letzte Begrenzerstufe zu minimieren und somit das Risiko für Schmutzeffekte zu reduzieren.
Nun könnte ich eigentlich glücklich sein, denn mit den 2 x NE592 würde es zufriedenstellend funktionieren.
Allerdings habe ich wieder zwei ICs, die darüber hinaus erst ab 0 Grad Celsius spezifiziert sind. Lieber wäre es mir, das Ganze völlig diskret aufzubauen, auch wenn es etwas mehr Aufwand bedeutet.
Der NE592 beinhaltet einen Differenzverstärker.
Wäre das ein möglicher Ansatz für einen diskreten Aufbau?
Wenn ja, wie kann man sowas am zweckmässigsten dimensionieren insbesondere im Hinblick darauf, mehrere Stufen davon hintereinanderzuschalten?
Ich habe damit schon mal nicht so ganz ernsthaft herumgespielt, aber noch kein brauchbares Ergebnis erhalten.
Vielleicht habe ich mich auch nur etwas verrannt, komme aber momentan nicht so recht weiter.
Ich wäre erfreut, wenn mich jemand mal ein wenig anschubsen könnte, um wieder aus der Sackgasse zu kommen
Gruß
Wilfried

Zitat :

Lieber wäre es mir, das Ganze völlig diskret aufzubauen, auch wenn es etwas mehr Aufwand bedeutet.

Das dürfte nicht nur etwas mehr sondern erheblich mehr Aufwand bedeuten.
Der Grund sind die Streukapazitäten, die beim diskreten Aufbau leicht ein paar pF erreichen, beim IC hingegen wegen der Winzigkeit der Leiterbahnen ebenfalls sehr viel kleiner ausfallen.
Das erzwingt bei einem Breitbandverstärker einen sehr niederohmigen Aufbau, wodurch leider die Stufenverstärkung sinkt, sodaß du mehr Verstärkerstufen benötigst.

Die von dir erwähnten vier Transistoren halte ich jedenfalls für viel zuwenig. Selbst in den Differenzverstärkerstufen der ICs werden zur Kopplung zwischen den Verstärkerstufen Emitterfolger verwendet, um die kapazitive Belastung der Kollektoren durch die nächste Verstärkerstufe zu verringern.

Ich vermute, dass eine ganze Anzahl von älteren FM-ZF-ICs für deine Aufgabenstellung geeeignet sind und sich ein paar Experimente lohnen.
Unter RoHS-Gesichtspunkten und der Tatsache, dass heute immer höher integriert wird und auch andere Konzepte (Near zero-IF) verfolgt werden, sinkt aber wohl die Zahl der in Frage kommendenden Typen stark ab.
Vielleich findest du bei den logarithmischen Verstärkern und Detektor-ICs von Analog Devices etwas passendes. Es gibt da Typen, die bis zu etlichen hundert MHz ausser einem dB-proportionalen Feldstärkesignal auch die begrenzte HF zur Verfügung stellen.



P.S.:

Zitat :

vermute, dass bei Einsetzen der Begrenzung durch Übersteuerung die jeweilige Transistorstufe in die Sättigung fährt,

Soweit darf es nicht kommen. Das ist eine Frage der Wahl des Arbeitspunktes.
Wie man es richtig macht, kannst du dir mal an ECL-Gates anschauen.
Vielleicht kannst du sogar welche zweckentfremden.
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  4 Jan 2009  1:31 ]

Hallo Perl,
danke erstmal für die umfangreiche Antwort.
Ich hatte nicht angegeben, dass bereits ein Pegel von minimal 10mVss bis etwa max. 2Vss am Detektorausgang ansteht. Insofern ist hier nicht so eine hohe Verstärkung notwendig wie bei herkömmlichen Begrenzern.
Das mit den alten FM-ZF-ICs ist eine Idee.
Allerdings hier die Problematik, dass die Bandbreite oft nicht ausreicht, weil auf 10,7 MHz gezüchtet. Man merkt da einen deutlichen Verstärkungsabfall zu den höheren Frequenzen hin.
Ich habe dennoch Anfang der 90er einen Baustein gefunden, mit dem das ging. Das war der TDA4100, den hatte ich seinerzeit mal als Begrenzer missbraucht.



Das war damals eine ziemliche Kreuzknobelschaltung, funktionierte aber.
Aber wie gesagt ich möchte gern von den fertigen ICs weg.
Ich denke, die Schmutzeffekte durch Streukapazitäten u.ä. wären durch SMD-Technik ausreichend minimierbar, wenn es mal um einen richtigen Aufbau geht.
Nachdem ich die bei Begrenzungseinsatz auftretenden Probleme realisiert hatte, habe ich viel gelesen und bin in folgendem Artikel auf den Hinweis auf Differenzverstärker in Begrenzern gestossen.

http://www.radiomuseum.org/forumdata/upload/FM_Demodulatoren.pdf

Interessant fand ich die Aussage in Absatz 3, dass aufgrund der Speisung der Differenzstufen durch eine Konstantstromquelle eine spannungsmässige Übersteuerung nicht in die Sättigung führen kann.
Insofern war ich mir bislang sicher, dass da die Ursache liegen könnte.
Der eigentliche Frequenzgang meiner "problematischen" Anordnung war eigentlich ok. Von 10-40 MHz war kein nennenswerter Verstärkungsabfall feststellbar. Die Probleme traten lediglich bei der Verarbeitung des breitbandig modulierten Signales auf.
Wenn das (Speisung jeder Stufe durch Konstanstromquelle) sinngemäss auch für herkömmliche Transistorverstärkerstufen übertragbar wäre, dann könnte ich mir vielleicht sogar den Aufbau des Begrenzers mit Differenzverstärkern sparen.
Grundsätzlich halte ich es nicht für so problematisch, breitbandige Schaltungen für bis zu 30 MHz zu Fuß aufzubauen. So richtig HF ist das ja noch nicht... .
Ansonsten sehe ich natürlich ebenfalls die Probleme, die bei diskreten Aufbauten gegenüber integrierter Technik auftreten können.
Aber ein befreundeter Funkamateur hatte mir mal berichtet, daß ein paar Leute sogar mal den TBA120 diskret nachgebaut haben sollen....
Deshalb will ich (noch) nicht aufgeben.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: laser-tv am  4 Jan 2009 11:55 ]