Grid -dip oscilátor a sací vlnoměr

fotografie grid-dip oscilátoru s odkrytou cívkou.

Obsah dokumentu


Technické údaje:

Rozsah měřených kmitočtů

je 95 kHz až 48 MHz v 8 rozsazích.
Rozsahy:
95kHz-230 kHz
210kHz-480 kHz
460 kHz-1,05 MHz
0,95 MHz-2,3 MHz
2,1 MHz-4,8 MHz
4,6 MHz-10,5 MHz
9,5MHz-23 MHz
21 MHz-48 MHz
GDO má jen 3 stupnice, ostatní rozsahy jsou desítkovým násobkem těch základních.

Další parametry

Přesnost nastavení kmitočtu: lepší než 3%.
Výstupní vf napětí: 0,05 V-0,5 V, v závislosti na rozsahu a kmitočtu.
Výstupní impedance vf výstupu: 50 Ω.
Výstupní napětí nf výstupu: 2 V obdélník, výstupní odpor 47 kΩ. Při zatížení 4 kΩ radiovými sluchátky napětí klesne na cca 0,2 V. Výstupní napětí má stejnosměrnou složku. Modrá zdířka je záporná, a oranžová kladná.

Napájení:

Baterie: 3 tužkové články 1,5 V , celkem 4,5 V. Lze použít primární články nebo alkalické akumulátory nejlépe RAM, méně vhodné, ale použitelné jsou NiCd a  NiMH. Použijeme-li 3 niklové akumulátory, je třeba je častěji dobíjet, protože přístroj přestává fungovat již při poklesu napětí pod 3,3V. Po výměně držáku baterií by bylo možno použít 4 malé NiMh akumulátory AAA (Lady, „mikrotužka“).
Externí zdroj: 5 V stabilizovaných. Při napájení z externího zdroje baterie nejsou automaticky odpojeny, ale dobíjejí se. Pokud v přístroji máte primární články, které nesnášejí nabíjení, před připojením vnějšího zdroje je vyjměte. Jsou-li v přístroji RAM akumulátory, vnější zdroj musí mít omezení proudu na 0,5 A, aby se akumulátory nepoškodily.
Přístroj pracuje při napětí baterie od 3,3 V do 5 V, jen na nejnižším rozsahu 95-230 kHz přestane kmitat již při vybití baterie pod 4,1 V.
Spotřeba: 40 mA.

Stručný popis

Přístroj může pracovat buď v aktivním režimu jako grid-dip oscilátor, nebo v pasivním režimu jako sací vlnoměr. Dále může sloužit jako zdroj modulovaného signálu ke zkouškám a seřizování přijímačů.

Uvedení do provozu

Do přístroje připojíme sluchátka, do konektoru D-sub 9 zasuneme cívku pro příslušný rozsah a zapneme ho malým vypínačem u horního kraje pravé strany. Zelená LED dioda uprostřed vrchní strany ukazuje, že přístroj je zapnutý. U dolního kraje pravé strany jsou 2 přepínače funkcí, které nastavíme podle toho, co s přístrojem chceme dělat.

Rozmístění ovládacích prvků

Na horní straně je okénko s ryskou, a pod ním otočné kolečko ladicího kondenzátoru se stupnicí. Okraj kolečka vyčnívá na pravé straně z krabičky, abyste s ním mohli otáčet. Na pravé straně je ještě vypínač a dva posuvné přepínače funkcí. První přepíná aktivní nebo pasivní režim činnosti, přední poloha je aktivní. Druhým přepínačem zapínáme amplitudovou modulaci signálu, vpředu je modulace vypnutá, vzadu zapnutá.

Umístění konektorů

Na předním konci je konektor D-sub 9 (Cannon), na cívku, na zadním konci BNC konektor 50 Ω na připojení čítače, 2 zdířky pro sluchátka a Mary - samice pro napájecího Jacka 5,5 mm.

Způsoby použití

Aktivní režim GDO

Oba přepínače funkcí jsou v přední poloze (směrem k cívce). GDO cívkou přiblížíme k cívce měřeného rezonančního obvodu ve vypnutém zkoušeném přístroji. GDO přelaďujeme, až se kmitočet oscilátoru shodne s rezonančním kmitočtem zkoušeného obvodu. Zkoušený obvod odsaje z oscilátoru část energie, a amplituda oscilací klesne. Velikost napětí z vf oscilátoru se vyhodnocuje  jednoduchým nf převodníkem napětí/kmitočet, na jehož výstupu jsou zapojena sluchátka. Výše nf tónu ve sluchátkách je úměrná síle vf oscilací a rezonanci poznáme bodovým poklesem tónu. Při ladění je normální, že výška tónu se pozvolna mění, protože amplituda oscilací se mění s kmitočtem, ale při rezonanci s druhým obvodem uslyšíme zřetelné místní zakolísání.
Napětí z oscilátoru je také přes oddělovací stupeň vyvedeno na konektor. Pokud na BNC konektor připojíme čítač, můžeme kmitočet změřit přesněji, než umožňuje malá stupnice.
Zdroj nemodulovaného vf signálu
Přístroj je nastaven stejně jako v aktivním režimu GDO. Nemodulovaný vf signál o velikosti několika desetin voltu odebíráme koax. kabelem z BNC konektoru, nebo ho přiblížením cívky GDO ke vstupní cívce či feritové anténě zkoušeného rádia přeneseme indukcí. Přiblížením se ale může oscilátor trochu rozladit. Pokud chceme, aby oscilátor byl stabilní a nerozlaďoval se, GDO položíme alespoň 15 cm od jiných vodivých předmětů a signál odebíráme koaxiálním kabelem.
Na vf výstupu je v GDO jen kondenzátor na malé napětí. Při testování elektronkových zařízení, kde se může objevit napětí několik stovek voltů, oddělte výstup sériovou kombinací kondenzátoru na velké napětí (např. 10 nF/630 V) a odporu okolo 4,7 kΩ, který ztlumí proudový náraz při nabíjení kondenzátoru. Doporučuji dát ještě druhý odpor několik kiloohmů mezi výstup GDO a zem, aby se při svodu oddělovacího kondenzátoru nenabil kondenzátor C5 v GDO na příliš velké napětí. Kondenzátor C5 jsem dal SMD na malé napětí, aby se vešel do přístroje a aby neměl příliš špatné vlastnosti na nejvyšších kmitočtech.

Pasivní režim  - sací vlnoměr

První přepínač funkce je v zadní poloze Pasivní, druhý přepínač je v přední poloze Bez modulace. Oscilátor GDO teď nekmitá. Ve sluchátkách slyšíme stálý hluboký tón. Měřený přístroj zapneme, a cívku vlnoměru přiblížíme k cívce ve zkoušeném přístroji, kterou protéká vf proud. Vlnoměr přelaďujeme, a až ho nastavíme na stejnou frekvenci, jako má proud v cívce zkoušeného přístroje, vlnoměr začne ze zkoušeného přístroje odsávat energii a v cívce vlnoměru se nakmitá napětí. Při rezonanci uslyšíme zvýšení tónu ve sluchátkách. Z vf výstupu můžeme zachycený signál zavést koaxiálním kabelem do dalších přístrojů, např. čítače nebo osciloskopu. Takto lze zkoušet např. činnost oscilátorů v radiopřijímačích.

Pasivní režim s poslechem modulace

Oba přepínače jsou v zadní poloze (ke sluchátkám), tj. Pasivní režim s modulací. Sluchátka teď nejsou připojena na výstup převodníku U/f, ale za amplitudový detektor. Pokud je vf signál, odsávaný vlnoměrem ze zkoušeného přístroje modulován, ve sluchátkách slyšíme demodulovaný nf signál (třeba řeč nebo hudbu).
Při příjmu silné místní stanice lze takto sledovat signál v cívkách radiopřijímače. Na vstupu asi nezměříme nic, vlnoměr je málo citlivý, ale za vf nebo mf zesilovačem to je možné.

Zdroj modulovaného signálu

Přední přepínač je v přední poloze - aktivní, zadní je v zadní poloze - Modulace. Sluchátka jsou v této poloze odpojena. Oscilátor je modulován obdélníkovým nf napětím. Do zkoušeného přístroje (např. na anténní vstup rádia) signál zavedeme koaxiálním kabelem z BNC konektoru na spodku GDO. Pokud zkoušíme radiopřijímač s feritovou anténou, nemusíme nic zapojovat, stačí GDO položit poblíž rádia tak, aby osa cívky GDO byla souběžná s osou feritové ant.  a signál se přenese magnetickou indukcí. Při zkoušení přístrojů, ze kterých se do GDO může dostat velké napětí, výstup oddělíme sériovým RC článkem, jak je popsáno v kapitole Zdroj nemodulovaného signálu.

Zkoušení přijímačů a zesilovačů nf obdélníkovým signálem

Obdélníkový signál ze sluchátkového výstupu má široké spektrum vysokých harmonických, takže ho lze použít k vyhledávání závad v radiopřijímačích a zesilovačích. Vlnoměr doporučuji přepnout do pasivního režimu bez modulace, multivibrátor tak běží stále na nízkém kmitočtu a vf oscilátor je vypnut, takže nezáří. Signál zavedete do zkoušeného přístroje přes oddělovací kondenzátor, dimenzovaný na dostatečné napětí (např. 10 nF/630 V).  Při zkoušení elektronkových přístrojů doporučuji dát ještě sériově odpor 68k, protože miniaturní odpor R21 47 kΩ v GDO je dimenzován jen na 160 V a napěťovým nárazem při nabíjení oddělovacího kondenzátoru by se mohl prorazit. Oddělovací kondenzátor je možné vestavět do měřicího hrotu ze zrušené fixy nebo propisovačky.

Měření indukčností cívek

K cívce připojíme paralelně kondenzátor s kapacitou 253 pF (spojíme dva přesné kondenzátory 220+33 pF/±1%) a pomocí GDO v aktivním režimu změříme rezonanční kmitočet. Indukčnost vypočteme podle vzorce:
L=108/f2    [H, Hz]              nebo         L=100/f2    [µH, MHz]

Rychlý test funkce GDO

Pokud oscilátor kmitá dostatečně silně, v aktivním režimu je tón ve sluchátkách vyšší než v pasivním režimu. Výjimkou je dolní konec DV rozsahu okolo 100 kHz, kde normálně oscilátor kmitá slabě (nedokonalost konstrukce).
Funkci GDO můžeme vyzkoušet nalezením rezonance cívky nižšího rozsahu. Výměnná cívka každého rozsahu obsahuje malý paralelní kondenzátor, s nímž rezonuje v oblasti následujícího vyššího rozsahu. Při rychlém testu funkčnosti nasadíme na GDO cívku vyššího rozsahu a nastavíme aktivní režim. K nasazené cívce přiblížíme cívku sousedního nižšího rozsahu, a laděním najdeme její rezonanci.

Výměna baterií, použití akumulátorů

Kontrola napětí baterie bez demontáže. Vyjmete-li výměnnou cívku, ve zdířce č. 9 cívkového konektoru D-sub je vyveden kladný pól napájecího napětí. To je menší jen o 0,1V, než napětí baterie (úbytek na pojistce). Záporný pól baterie je spojen s kostrou a také s modrou zdířkou sluchátek. Takže voltmetrem s tenkým hrotem napětí můžete změřit. Lze také z dalšího D-sub konektoru udělat zkoušecí přípravek na baterie.
Při výměně baterií odšroubujeme 6 zapuštěných šroubků M3, které drží spodní stěnu, a dostaneme se k držáku baterií.
Při zastrčení konektoru externího zdroje zůstanou baterie zapojeny. To je vhodné při použití akumulátorů, které se tak dobíjejí. Používáte-li primární články, vyjměte je před připojením vnějšího zdroje. Konektor pro vnější zdroj je připojen přes ochrannou Schottkyho diodu, takže přepólování nevadí. Nenapájejte přístroj napětím větším, než 5,5V, jinak se otevře ochranná Zenerova dioda a přepálí se pojistka.
Z akumulátorů jsou do tohoto přístroje nejvhodnější RAM (zinek-kysličník manganičitý), které mají v nabitém stavu cca 1,5V na článek. Tyto akumulátory také snášejí dlouhé udržovací nabíjení, když GDO napájíte z vnějšího zdroje.
Při použití NiMH akumulátorů bude oscilátor vysazovat na kmitočtu nižším než cca 150 kHz, protože napětí nabitých NiMH akumulátorů je cca 1,3V na článek, tj. 3,9 V celkem a to je příliš málo. Při provozu jen na vyšších kmitočtech lze NiMH akumulátory použít, ale nesmíte je nabíjet připojením na vnější zdroj příliš dlouho, aby se nepřebily, nebo použijte zdroj s menším napětím, než 5 V.
Při použití akumulátorů by měl mít vnější zdroj omezení proudu podle max. dovoleného nabíjecího proudu akumulátorů, nebo mezi zdroj a GDO zapojte odpor vhodné velikosti.

Příslušenství

8 výměnných cívek
napájecí kabel s banánky pro připojení GDO k laboratornímu stejnosměrnému zdroji 5 V.
Tento návod
schéma zapojení

Podrobný popis zapojení

Schéma

se otevře ve zvláštním okně, je příliš velké pro vložení do textu.

Oscilátor

Základem přístroje je Meissnerův oscilátor, tvořený tranzistorem T1 s pomocnými součástkami, ladicím kondenzátorem a výměnnou cívkou. Na nejnižších kmitočtových rozsazích jsou obě sekce ladicího kondenzátoru spojeny paralelně, na středních rozsazích se používá jen jedna sekce a na nejvyšších rozsazích jsou obě sekce v sérii.
V aktivním režimu teče kolektorem tranzistoru proud asi 1 mA, a oscilátor kmitá. Pracovní bod je stabilizován odpory R1, R5 a diodami D1 a D2. Tyto dvě diody slouží jako stabilizátor napětí báze. Odpor R2 odděluje pro vf proud bázi tranzistoru od diod, které mají nepatrný diferenciální odpor a při přímém spojení bez R2 by vf proud sváděly do země.
Kondenzátory C3 a C4 pro střídavé proudy spojují emitor tranzistoru s kladným pólem zdroje, na nějž je připojen neživý konec laděného okruhu. Tudy se uzavírá vf proud tekoucí tranzistorem a dolní částí cívky laděného okruhu. Blokovacími kondenzátory C6 a C13 je kladný pól zdroje pro střídavý proud spojen s ukostřeným záporným pólem. Emitor T1, kladný i záporný pól zdroje proudu tak mají nulový vf potenciál.
Kolektor tranzistoru je připojen na odbočku cívky, aby se zmenšil vliv nelinearity a nestálosti tranzistoru na laděný obvod, jen na nejvyšším frekvenčním rozsahu je připojen přímo na živý konec cívky.
U každé cívky je pod krytem konektoru několik součástek, které jsou individuálně seřízené pro daný rozsah. Je to dolaďovací kondenzátor Cp, vazební kondenzátor Cb a tlumicí-vyrovnávací odpory Rb a Rk.
Zpětnovazební bázové vinutí je v každém rozsahu spočteno tak, aby oscilátor spolehlivě kmital i na dolním konci rozsahu, ale přebytek zesílení ve smyčce není příliš velký, aby nedocházelo k přerušovaným oscilacím.
Dolaďovacím kondenzátorem Cp je nastaven rozsah ladění, při konečné montáži jsem místo trimrů dal paralelní kombinaci pevných kondenzátorů o stejné kapacitě, jsou menší, odolnější a stabilnější než trimry.
Vazební kondenzátor Cb je také pro každý rozsah jiný, a nachází se u každé výměnné cívky. Jeho hodnota musí být dost velká, aby jeho reaktance byla zanedbatelně malá proti vstupní impedanci tranzistoru na dolním konci daného rozsahu.
Zároveň nesmí být příliš velká, protože tento kondenzátor spolu s odporem R2 a vstupním odporem tranzistoru tvoří integrační článek, jehož časová konstanta určuje dynamické vlastnosti obvodu, stabilizujícího pracovní bod.
Je-li stabilizace pracovního bodu příliš pomalá, nestačí vyrovnávat rychlý nárůst amplitudy při rozkmitávání oscilátoru a pak zase její rychlý pokles, když se Cb příliš nabije napětím, které vzniká usměrněním zpětnovazebního vf napětí o bázový přechod tranzistoru, a tranzistor se uzavře. Následkem je přerušovaná činnost oscilátoru - nežádoucí amplitudová modulace.
Tyto výkyvy amplitudy oscilací jsou přirozenou vlastností oscilátoru jakožto nestabilního obvodu, a jsou tím rychlejší, čím je větší přebytek zesílení ve smyčce a čím vyšší je pracovní frekvence oscilátoru. Obvod stabilizující pracovní bod musí výkyvy vyrovnat a tak odstranit. K tomu musí reagovat dost rychle. Proto musí být Cb na nižších frekvenčních rozsazích větší a na vyšších menší.
Pomocí odporů Rk a Rb jsem experimentálně jemně nastavil přebytek zesílení ve smyččce tak, aby oscilátor pracoval co nejlépe. Odpory trochu zmenšují přenos vf proudu do tranzistoru a z něj a částečně oddělují nelineární tranzistor od rezonančního okruhu a tak zmenšují zkreslení. Proti zkreslení působí především Rk. Projevuje se hlavně ve špičce, kdy je tranzistor plně otevřen a bez Rk by natvrdo spojil laděný okruh se zdrojem (vf zkrat). Bez Rk se na osciloskopu u dolního vrcholu sinusovky objevuje zub.
Odpory Rb a Rk spolu s kapacitami přívodů a mezielektrodovými kapacitami tranzistoru také tvoří integrační články - jednoduché dolní propusti, a tak zmenšují přenos vyšších kmitočtů. Tyto odpory také svými ztrátami více tlumí rezonanční okruh na horním konci rozsahu, než na dolním. Tím odpory zmírňují velký nárůst amplitudy oscilací při ladění na vyšší frekvenci, typickou nectnost Meissnerova oscilátoru laděného kondenzátorem.
Kdybych nepoužil Rb a Rk a nastavil velikost zpětné vazby optimálně jen na dolním konci rozsahu změnou počtu závitů nebo činitele vazby bázového vinutí, na horním konci rozsahu by kvůli příliš velkému zesílení ve smyččce byl signál silný, ale zkreslený. Možná by také docházelo k přerušovaným oscilacím, tj. nežádoucí amplitudové modulaci, vzniklé zakmitáváním obvodu, stabilizujícího pracovní bod. Při nastavení optimální vazby jen cívkou uprostřed nebo na horním konci by oscilátor na dolním konci rozsahu přestal kmitat.
Odpory Rb a Rk je třeba pokusně vybrat tak, aby amplituda oscilací při přeladění celého rozsahu kolísala co nejméně, a aby signál byl co nejméně zkreslen. Pokud přístroj postavíte přesně podle tohoto návodu včetně cívek, Rb a Rk asi nebudete muset měnit, hodnoty v tabulce jsou optimální. Pokud v oscilátoru něco změníte nebo použijete jiné cívky doporučuji, abyste zkusili pokusně najít nejvhodnější hodnoty těchto odporů.
V pasivním režimu je kolektorový proud mnohem menší, protože odpor R5 je odpojen a báze se napájí jen přes velký odpor R3 1M. Snížením proudu klesne strmost tranzistoru natolik, že obvod nekmitá, ale tranzistor kladnou zpětnou vazbou jen trochu zvětšuje citlivost a selektivitu obvodu (podobně jako audionový stupeň se zpětnou vazbou). Kdyby se tranzistor úplně vypnul, změnily by se také jeho mezielektrodové kapacity a obvod by se rozladil. Snížením proudu se obvod rozladí jen málo.

Oddělovací zesilovače

Signál se z oscilátoru odebírá z odbočky na cívce. Odbočka je na tak malé části cívky, aby vstup zesilovače jen málo ovlivňoval rezonanční obvod. Napětí z odbočky se vede do emitorového sledovače s tranzistorem T2, který má tak velký vstupní odpor, že netlumí rezonanční obvod. Odpor Rt brání divokým oscilacím oddělovacích zesilovačů. Výstupní impedance T2 je dosti malá, takže kapacity vodičů ani vstupní impedance následujících obvodů nezpůsobují pokles vf napětí zatížením výstupu T2.
Za prvním sledovačem se signál větví do dvou cest. Zaprvé do druhého sledovače T3, napájejícího detektor, a za druhé do oddělovacího zesilovače s tranzistory T7 a T8, které dodávají vf napětí do výstupního konektoru.
Sledovač T3 jen odděluje detektor, aby změny v zatížení detektoru nepůsobily na ostatní obvody. Ani kdybyste za detektor místo vysokoohmových radiotechnických sluchátek připojili nízkoohmová sluchátka z walkmana, nerozladí se oscilátor, ani se nezeslabí vf signál ve výstupním koaxiálním konektoru. Akorát v těch sluchátkách téměř nic neuslyšíte.
Oddělovací zesilovač pro vf výstup má jen malé zesílení, ale velkou šířku pásma přibližně od 95kHz do 48 MHz. Je navržen tak, aby libovolné změny zátěže nijak neovlivňovaly oscilátor. Je jedno, zda je výstup odpojen, zatížen jmenovitou impedancí či zkratován, nebo je k němu připojeno nepřizpůsobené vedení se stojatými vlnami, na oscilátor to nemá žádný vliv.
T7 pracuje v zapojení se společným emitorem jako napěťový zesilovač se silnou zápornou zpětnou vazbou neblokovaným emitorovým odporem. Vstupní impedance T7 je několik kiloohmů, a tudíž nemůže zatížit a ovlivnit předchozí stupeň. Širokého přenášeného frekvenčního pásma bylo dosaženo volbou malých odporů R6 a R12, zápornou zpětnou vazbou a vhodným rozmístěním součástek, voleným tak, aby   kapacity přívodů a součástek v kolektorovém obvodu T7 byly co nejmenší.
T8 v zapojení se společným kolektorem zesiluje proud tak, aby utáhl zátěž o malé impedanci. Odpor R13 zvětšuje výstupní impedanci na 50 Ω, aby byl výstup přizpůsoben koaxiálnímu kabelu, kterým se připojuje zátěž. Tranzistor T8 sám o sobě má velmi malou výstupní impedanci.

Detektor

je zapojen jako zdvojovač napětí s diodami D5 a D6. Pro zvýšení citlivosti se na diody přivádí stejnosměrné předpětí přes odpor R10 a trimr R14. V aktivním režimu detektor usměrňuje napětí z oscilátoru, které se dále vede do napětím řízeného multivibrátoru VCO. Ten převede velikost napětí na výšku tónu, který slyšíme ve sluchátkách. V pasivním režimu slouží k usměrnění a demodulaci signálu odsátého ze zkoušeného obvodu. Buď se také zavádí do VCO, abychom zjistili jeho velikost, nebo přímo do sluchátek, když si chceme poslechnout, čím je signál modulován.

Napětím řízený multivibrátor

Usměrněné vysokofrekvenční napětí z detektoru se zesiluje tranzistorem T4 a potom se vede na bázové odpory astabilního klopného obvodu. Emitorový odpor R15 zmenšuje zesílení a linearizuje zesilovač.
Kmitočet multivibrátoru, tvořeného tranzistory T5 a T6 závisí na napětí, přivedeném na spojený dolní konec bázových odporů R17 a R18. Kondenzátor C10 odstraňuje střídavou složku napětí v tomto bodě, aby neovlivňovala činnost multivibrátoru. Obvod tak reaguje jen na pomalé změny řídicího napětí. Časová konstanta je přibližně 2 ms, rychlejší změny napětí jsou kondenzátorem tlumeny.
Tranzistory T5 a T6 se střídavě zavírají a otevírají. Když je např. T5 zavřen, kondenzátor C12 se přes bázi T6 a odpor R16 nabije na napětí blízké napájecímu (je cca o 0,6V menší). Kondenzátor C11 se v předchozím půlkmitu také nabil, a teď je jeho pravá elektroda (která byla nabita záporně) přes otevřený tranzistor T6 spojena s napájecím napětím. Na jeho levé svorce spojené s bází T5 je kladné napětí, kterým uzavírá tranzistor T5. Kondenzátor C11 se vybíjí přes odpor R17. Když se vybije a napětí báze T5 klesne o 0,6V pod napájecí napětí, T5 se otevře. Napětí na jeho kolektoru prudce stoupne, a změna se kondenzátorem C12 přenese na bázi T6. Na bázi tranzistoru T6 je kladné napětí a tranzistor se zavře. Zůstává zavřený, dokud se nevybije C12, a pak se obvod zase překlopí. To se stále opakuje. Čím je proud v odporech R17 a R18 větší, tím rychleji se C11 a C12 vybíjejí a tím vyšší je kmitočet multivibrátoru.  Napětím, přivedeným na dolní konec R17 a R18 tak můžeme řídit frekvenci kmitů.
Když je vf napětí nulové a T4 je zavřený, do multivibrátoru se přivádí slabý proud přes odpor R20, a multivibrátor kmitá na nízkém kmitočtu. Pokud se přivede do detektoru vf napětí (tj. když oscilátor kmitá, nebo když v pasivním režimu cívka odsává energii z měřeného obvodu), otevře se tranzistor T4 a přivede větší proud do multivibrátoru do R17 a R18, a jeho kmitočet se zvětší.
Nízkofrekvenční napětí o obdélníkovém průběhu se z multivibrátoru vede buď přes odpor R21 do sluchátek, nebo se jím moduluje vf oscilátor.

Mechanické uspořádání

Přístroj jsem postavil na univerzální desce ze součástek, které jsem měl. Těžko seženete přesně stejný ladicí kondenzátor, přepínače a další součástky, proto nemá smysl dělat plošný spoj. Každý, kdo ho bude stavět, si součástky rozmístí tak, aby se dobře vešly. Použil jsem univerzální desku, která má kolem pájecích plošek všude kolem dokola široce roztaženou zemní plochu, takže každý uzemňovací spoj je krátký a bytelný.
Z celého přístroje smí být ovlivněna okolím jen měřicí cívka, nic jiného. Přístroj také nesmí vyzařovat jinudy, než měřicí cívkou. GDO je proto vestavěn ve stínicí krabičce z kuprextitu a plechu o rozměrech přibližně 2,5x5x18 cm. Víko i dno krabičky je odnímatelné, připevněné zápustnými šroubky, abychom se dostali ke všem součástkám i spojům. Součástky oscilátoru jsou nejkratším způsobem připojeny mezi konektor cívky D-sub 9 a ladicí kondenzátor. Oddělovací zesilovač a detektor jsou postaveny na boku vedle ladicího kondenzátoru. Baterie je umístěna u na opačném konci, než cívka. Uprostřed mezi baterií a ladicím kondenzátorem je postaven multivibrátor a napájecí obvody. Kabel z výstupu sledovače od odporu R13 k výstupnímu konektoru musí být stíněný, nejlepší je 2-3 mm tenký vf koaxiál.

Postup stavby a oživení

K oživení potřebujeme stabilizovaný regulovatelný zdroj, multimetr, osciloskop a měřič kmitočtu, nejlépe čítač, lze použít kvalitní radiopřijímač s přesně ocejchovanou analogovou stupnicí nebo s digitální stupnicí.

Postup montáže

Nejdříve sestavíme oscilátor, navineme jednu cívku, připevníme ji na destičku s konektorem a osciloskopem vyzkoušíme, zda oscilátor kmitá. Napájecí napětí ze stabilizovaného regulovatelného zdroje při všech zkouškách a seřizování oscilátoru nastavujeme tak, aby na svorkách pro baterie bylo 4,5 V.
Po vyzkoušení oscilátoru uděláme oddělovací zesilovače a detektor. Je-li vše v pořádku, sestavíme a vyzkoušíme multivibrátor a další části přístroje. Koaxiálním kabelem připojíme čítač a osciloskop, na výstup detektoru připojíme voltmetr.

Seřízení oscilátoru a výměnných cívek

Seřídíme cívku a kondenzátor Cp na malé destičce u cívky tak, aby oscilátor kmital ve správném frekvenčním rozsahu. Cívku hrubě seřizujeme odvíjením závitů a jemně posouváním krajního závitu od cívky nebo k cívce. Proto doporučuji u cívek, které mají mnoho závitů, při výrobě navinout o několik závitů více, než je vypočteno. Po seřízení cívky ji zajistíme parafínem nebo voskem, a znovu doladíme Cp (vosk zvýší mezizávitovou kapacitu cívky).
Zkontrolujeme, zda oscilátor kmitá v celém rozsahu ladění, a zda nedochází k přerušovaným kmitům nebo nežádoucí amplitudové modulaci. Velikost vf napětí na koaxiálním výstupu uprostřed rozsahu by měla být cca 0,223 V (0 dBmW na 50 Ω) a na koncích by se neměla lišit více než asi o 50%. Výjimkou je nejnižší dlouhovlnný rozsah, u něj je obtížné dosáhnout správné amplitudy v celém rozsahu ladění, tam se může napětí lišit více.
Přerušované kmitání nebo parazitní AM je způsobena příliš velkým nadbytkem zesílení ve smyčce, po přerušení oscilace příliš rychle rostou a mezi přerušeními jsou kmity příliš velké.
Signál také nesmí být příliš zkreslen. Mírně smačknutý vrchol jedné půlvlny je normální, ale nesmí být úplně useknutý a nemá mít zákmity na začátku a konci useknutí.
Amplitudu seřizujeme hrubě změnou počtu závitů zpětnovazebního bázového vinutí a na vyšších frekvencích, kde je jen málo závitů, tak také přibližováním nebo oddalováním zpětnovazebního vinutí od hlavního vinutí. Jemně amplitudu seřizujeme změnou tlumicích odporů RB a RK. Zvětšením odporů zmenšíme zesílení smyčky a tím i amplitudu, snížíme zkreslení (hlavně změnou RK) a také zmenšíme nárůst amplitudy na horním konci frekvenčního rozsahu. Jsou-li Rb a Rk moc velké, oscilátor na některém místě rozsahu přestane kmitat.
Přesvědčíme se, že oscilátor nepřestává kmitat ani při napětí 3,3V (vybitá baterie).
Navineme další cívky a seřídíme je s Cp, aby souhlasily krajní kmitočty. Seřídíme i vazební vinutí, Rb a Rk, aby amplituda na všech rozsazích byla správná. Ujistíme se, že na žádném rozsahu oscilátor nepřestane kmitat, když snížíme napájecí napětí na 3,3V (měřeno na svorkách baterie) a nenastane nežádoucí amplitudová modulace, když napájecí napětí zvýšíme na 5V. Výjimkou je nejnižší DV rozsah, kde lze těžko zajistit správnou funkci i na nejnižší frekvenci při vybité baterii.
Ocejchujeme všechny 3 stupnice na rozsazích 0,95 MHz-2,3 MHz, 2,1 MHz-4,8 MHz, 4,6 MHz-10,5MHz. Ostatní rozsahy jsou desítkovým násobkem nebo podílem těchto rozsahů. Cívky a kondenzátory Cp nižších a vyšších rozsahů seřídíme tak, aby stupnice souhlasily. Je možné, že na nejnižším a nejvyšším rozsahu bude určitá nevelká odchylka v průběhu stupnice. Pokud budeme chtít s hotovým přístrojem kmitočet měřit přesně, stejně se nemůžeme spoléhat na malou stupnici, ale koax. kabelem připojíme čítač nebo jiný přesný měřič frekvence.

Seřízení detektoru

GDO přepneme do pasivního režimu, a cívku přiblížíme k cívce jiného pracujícího oscilátoru, nebo k cívce napájené z vf signálního generátoru. Naladíme rezonanci, a měřič vzdalujeme postupně od druhé cívky. Přitom trimr R14 seřídíme tak, aby přístroj reagoval na co nejslabší signál. Vhodné nastavení je, takové, když na C8 je cca 0,1V. Optimální napětí ale závisí i na použitých diodách.
Vyzkoušíme, zda na všech rozsazích multivibrátor mění frekvenci podle amplitudy, zda někde není amplituda tak malá nebo tak velká, že by T4 byl zcela zavřen nebo zcela otevřen. Pokud se to stane, zesílení T4 můžeme upravit změnou R15.

Zakrytování cívek

Nakonec vezmeme plastové kryty na D-sub konektory bez stříbrného pokovení, a malou frézou, upnutou do stojanové vrtačky, odfrézujeme uvnitř krytů výstupky pro šrouby. Kryt přitom držíme ve vrtacím svěráčku. Vnitřek krytů musí být volný, bez výstupků a přepážek.  Cívky na SV a DV rozsahy, které mají mnoho závitů, jsou tlusté, a tak budeme muset ještě zevnitř  do krytů vyfrézovat prohlubně, aby se do nich cívky vešly. Vyzkoušíme, zda kryty pasují na cívky, a pak je slepíme lepidlem na novodur.

Použité součástky

C1, C2 Dvojitý ladicí kondenzátor 2x245 pF s plastovým dielektrikem z tranzistorového přijímače. Lze použít i kondenzátor s jinou kapacitou, ale musíte přepočítat cívky.

Cívky a k nim patřící součástky

zapojení výměnné cívky Označení vývodů
L rezon. je hlavní vinutí, součást reoznančního obvodu. Lb je bázové vinutí. Obě jsou spojena v bodu 0, vyvedeném na špičku 9 v konektoru D-sub 9. Výstupní odbočka je na schématu označena odb. V a údaj v tabulce zanmená počet závitů mezi bodem 0 a touto odbočkou. Je vyvedana na špičku 4. Kolektorová odbčka, označená odb. K je přes tlumicí odpor Rk vyvedena na špičku 3. Údaj v tabulce znamená počet závitů mezi bodem 0 a kolektorovou odbočkou.
Materiál a způsob vinutí
Cívky doporučuji vinout drátem izolovaným hedvábím, lze použít i smaltovné dráty, snalt má ale větší ztrátový činitel kapacity, takže laděný okruh bude mít menší jakost. Všechny cívky jsou vinuty na plastové trubičce o průměru 10 mm. Cívky pro rozsahy DV a SV (do 2,3 MHz) jsou vinuty divoce ve více vrstvách, šířka vinutí je 5 mm. Cívky pro KV od 2,1 MHz výše jsou jednovrstvé, dlouhá cca 5 mm. Indukčnost je uvedena jen přibližně. Doporučuji navinout na hlavní vinutí L reson. o několik závitů více, a při seřizování je pak odvíjet. Parazitní indukčnosti a kapacity přívodů a součástek mohou být u vašeho přístroje jiné, a proto bude jinak seřízen. Vývody 7 a 8 jsou na cívkovém konektoru spojeny buď s vývodem 9 nebo 6 tak, jak je potřeba na daném rozsahu. Na nejnižších frekvenčních rozsazích DV a SV jsou tak obě sekce ladicího kondenzátoru spojeny paralelně, na uprostřed krátkých vln je zapojena jen jedna sekce a druhá je zkratována a na nejvyšším rozsahu jsou obě sekce spojeny sériově.

Rozsah
 L rezon.
počet závitů, průměr drátu, indukčnost
 Lb
[závitů]
 odb. V
[závitů]
 odb. K
[závitů]
 CP
[pF]
 CB
[pF]
 RB
[Ω]
 RK
[Ω]
 Propojení lad.
kondenzátorů
95-230 kHz
 670 z, 0,1 mm, 5,2 mH
 17
 16
 60
 46
 22000
 680
 3900
 paralelně, spojit 6-8 a 7-9
210-480 kHz
 280 z, 0,1mm, 1,1 mH
 9
 12
 50
 66
 10000
 1500
 1800
 paralelně, spojit 6-8 a7-9
460-1050 kHz
 112, 0,1 mm, 235 µH
 7
 8
 30
 80
 10000
 1500
 1000
 paralelně, spojit 6-8 a7-9
0,95-2,3 MHz
 55 z, 0,1 mm, 51 µH
 6
 5
 17
 59
 4700
 0
 1000
 paralelně, spojit 6-8 a7-9
2,1-4,8 MHz
 40 z, 0,1 mm, 22 µH
 2
 7
 23
 39
 4700
 56
 470
 jedna sekce, spojit 7-8-9
4,6-10,5 MHz
 22 z, 0,1 mm, 4,7 µH
 1
 6
 22
 39
 1500
 0
 470
 jedna sekce, spojit 7-8-9
9,5-23 MHz
 10 z, 0,5 mm 1 µH
 1
 3
 10
 39
 100
 0
 680
 jedna sekce, spojit 7-8-9
21-48 MHz
 5 z, 0,5 mm, 0,44 µH
1
 2
 7
 11
 680
 0
 12
 sériově, spojit 8-9

Ostatní součástky

Tranzistory T1, T2, T3, T7, T8: vysokofrekvenční nebo rychlé spínací křemíkové tranzistory NPN s mezním kmitočtem vyšším, než 200 MHz, raději více. Lze použít KF524, KF525, KF124, KF125, KSY62B, KSY21, KSY71, BF199 a pod. Já jsem použil jako T1 KF525 a T2, T3, T7, T8 byly KSY71. Nedoporučuji tranzistory s ft větším než 1GHz (různé BFRxx a pod.), ty mohou divoce kmitat na tak vysoké frekvenci, že ji nejsme schopni běžně dostupnými měřicími přístroji zjistit. Přístroj by se pak choval dost podivně.
Tranzistory T4, T5, T6 jsou univerzální nebo nízkofrekvenční křemíkové tranzistory. Na jejich parametrech příliš nezáleží. T4 je NPN třeba KC508 nebo BC548, T5 a T6 jsou PNP, např. typy KC308 nebo BC558.
Diody D1, D2, D3 jsou libovolné malé křemíkové diody, třeba KA206 nebo 1N4148. Diody D5 a D6 jsou germaniové detekční vf diody, třeba GA201 až GA205, nebo malé křemíkové Schottkyho diody, třeba BAT42. Já jsem použil GA203.
Dioda D7 je usměrňovací Schottkyho dioda na proud alespoň 1A, používaná ve zdrojích. Tak velký proud do přístroje neteče, ale bytelnější dioda určená pro větší proud má při spotřebě 40 mA menší úbytek napětí v propustném směru. Chrání přístroj před přepólováním. Při napájení přístroje ze stabilizovaného zdroje 5V snižuje napětí přibližně o 0,2V, aby se RAM akumulátory uvnitř nepřebíjely.
Dioda D8 je Zenerova na napětí 5,6 V, a chrání přístroj před přepětím.
Blokovací kondenzátory C3, C6, C8 jsou keramické SMD. Hlavně u C3 a C6 záleží na tom, aby měly malou indukčnost. Mezi napájení a zem (paralelně k C3 a C13) je vhodné připojit ještě další blokovací keramické SMD kondenzátory v blízkosti kolektorů T3 a T8. Kondenzátory C13 a C4 jsou elektrolytické. Ostatní kondenzátory jsou keramické, lze použít SMD nebo polštářkové s drátěnými vývody.
Odpory mohou být vrstvové libovolného typu. Pro úsporu místa doporučuji tam, kde jsou součástky stísněné, používat SMD součástky.


Zpět na obsah Jeníčkových radiotechnických stránek

Zpět na domovskou stránku Petra Jeníčka

Tato stránka byla naposledy aktualizována 22.3.2006. Přístroj zhotovil a návod sepsal Ing. Petr Jeníček.