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Titolo: Progettare e realizzare amplificatore RF a singolo transistor

Ciao a tutti, avvio una nuova discussione (nuovamente sia sul gruppo di 
discussione di elettronica che su quello dei radioamatori, dato 
l'argomento in comune) per approfondire nello specifico un argomento di 
una mia discussione precedente “Amplificare trasmetittore FM”.
 
Ricapitolando in breve: ho un circuito trasmettitore FM analogo a questo:
https://s9.postimg.org/xtbr9ha4f/Fm-transmitter-Copy.jpg
 
Le differenze sostanziali con quello che ho io sono le seguenti: prelevo 
il segnale da un jack anziché da un microfono, utilizzo un transistor 
BFR36, tra l'uscita e l'antenna c'è un condensatore da 27 pF ed il tutto 
è alimentato ad una tensione di 12 volt.
Siccome devo trasmettere il segnale a una lunga distanza (dalla mansarda 
posta a un lato della casa, verso il lato opposto della casa, in 
un'autorimessa esterna: il tutto si trova in una zona di campagna e non 
ho nessuno nei dintorni, quindi scongiurerei la possibilità di 
trasmettere sulle radio altrui) volevo provare ad amplificare il segnale 
in uscita.
 
Siccome nella discussione precedente mi è stato detto che un modulo come 
questo 
https://s23.postimg.org/ezffgj3gr/AmplificatoreMMIC.jpg
 potrebbe 
non andare bene (principalmente perché l'MMIC potrebbe saturare e perché 
probabilmente necessita di un'impedenza di 50 ohm sia in ingresso che in 
uscita) allora mi sono messo a fare una ricerca su internet e sembra che 
potrei ottenere il risultato cercato realizzando un semplice buffer a 
singolo transistor (userei un secondo BFR36). Premetto che lo scopo 
principale di questi circuiti è didattico: nella precedente discussione 
mi è stato suggerito di comprare su Ebay un tasmettitore già completo, 
più moderno e più potente, ma siccome lo scopo è didattico, di 
sperimentazione e di divertimento, vorrei prima provare a realizzare il 
tutto per conto mio.
Ovviamente, visto l'accrocchio in questione, non mi aspetto qualità 
nella trasmissione né affidabilità: si tratta maggiormente della 
soddisfazione di poter vedere funzionare un circuito realizzato da me, 
più complesso di quelli che ho realizzato in passato.
 
Infatti, siccome mi sto cimentando in questa piccola progettazione, ho 
voluto provare a calcolare i componenti per conto mio:
http://s28.postimg.org/ptvbg1ip9/Schema_Amp.png
 
 
A questi valori sono giunto dopo aver tentqato di interpretare il 
datasheet del transistor 
http://www.webalice.it/gdip6010/Datasheet/BFR36.pdf
 ed aver provato a 
calcolare i vari valori qui
http://www.vk2zay.net/calculators/transistors/bjtBiasing.php
 
 
Qui 
http://s14.postimg.org/ffpckhma9/Calcolo_Valori.png
 ci sono i valori 
che ho provato a inserire leggendo il datasheet.
 
Vi sembrano valori corretti? E se non fossero corretti, quali valori mi 
suggerireste? Dopo averlo realizzato e collegato al trasmettitore, posso 
aspettarmi un boost prestazionale oppure vedrò fumare i transistors? :-)
 
 
Grazie.

 Vi sembrano valori corretti?
 
Metti qui i calcoli?
 
Comunque il condensatore da 100pF lo farei da 10pF (150 ohm a 100Mhz),
tanto il collettore comune presenta alta impedenza.
 
Giulia
 
 
 
 
 
 

 Metti qui i calcoli?
 
Li ho ottenuti leggendo il datasheet del BFR36:
 
 > A questi valori sono giunto dopo aver tentqato di interpretare il
 > datasheet del transistor
 > 
http://www.webalice.it/gdip6010/Datasheet/BFR36.pdf
 ed aver provato a
 > calcolare i vari valori qui
 > 
http://www.vk2zay.net/calculators/transistors/bjtBiasing.php
 
 >
 > Qui 
http://s14.postimg.org/ffpckhma9/Calcolo_Valori.png
 ci sono i valori
 > che ho provato a inserire leggendo il datasheet.
 
Ma non sono sicuro di Vbe e Ve: da quel che sto cercando di capire, Ve 
dovrebbe essere invece la metà della tensione di alimentazione (quindi 
nel mio caso la metà di 12 volt: 6 volt); Vbe, sul datasheet è riportato 
a 750 mV con un Vce di 5 volt, quindi con un Vce di 12 volt dovrebbe 
essere il doppio circa, ovvero 1,5 volt?
 
Qui ci sono i valori modificati tenendo conto delle caratteristiche del 
BFR36:
 
http://s9.postimg.org/yxiw5gd8v/Calcolo_Valori_II.png
 
 
oppure andavano bene quelli iniziali? 
http://s14.postimg.org/ffpckhma9/Calcolo_Valori.png
 
 
Perdonatemi l'ignoranza, ma sto cercando di capire e imparare.

 
http://s28.postimg.org/ptvbg1ip9/Schema_Amp.png
 
 
Occhio che questo è un emitter follower, utile per abbassare
l'impedenza di uscita della sorgente, ma non amplifica nulla
in tensione.


Si ma e' necessario , altrimenti l'oscillatore impazzisce (o si spegne).
 
Giulia
 
 


Potreste spiegarmi meglio la faccenda?
 
La configurazione ad emitter follower l'avevo già vista qui 
https://en.wikipedia.org/wiki/Common_collector
 dove viene definita 
"voltage buffer"; inoltre cercando "fm transmitter emitter follower" ho 
visto che in vari circuiti rf viene utilizzato un secondo transistor 
proprio in configurazione "emitter follower".
Quindi nonostante questo non servirebbe a niente? E se non amplifica 
niente, perché è necessario?


secondo me non funzionera' bene per diversi motivi:
 
1) l'uscita sull'emettitore non da un guadagno in tensione, l'efficienza dipenderebbe moltissimo dall'impedenza dell'antenna.
2) la resistenza di emettitore e' troppo elevata, la corrente di riposo del transistor e' bassa
3) adattamento di impedenza in ingresso e uscita inesistenti, quindi facilmente non amplifica anche se eliminiamo 1) e 2).
 
Mi par di capire che si tratti di un amplificatore per un trasmettitore FM, basterebbe un circuito in classe C con carico risonante sul collettore e uscita su una presa a bassa impedenza sull'induttanza del carico di collettore (piu' condensatore di disaccoppiamento dalla continua). In teoria andrebbe anche previsto un circuito a L o pi-greco all'ingresso per adattare l'impedenza dello stadio precedente, altrimenti si rischia facilmente di non amplificare niente.
Io copierei uno stadio di un trasmettitorino da un centinaio di mW adattandolo alla frequenza di lavoro. In rete si dovrebbero trovare tanti schemi utili.
 
73
IZ8DWF

  E se non amplifica niente, perché è necessario?
 
Intanto tutti i transistor in qualunque configurazione amplificano in POTENZA ,
il tuo schema per la precisione amplifichera il segnale in corrente, cio' significa che
a meno di una perdita costante la tensione di uscita sara' uguale a quella di ingresso
ma potrai prelevare fino a B0 volte la corrente di ingresso!!!
 
Quindi calcola bene lo stadio successivo in modo da poterla prelevare veramente tutta questa corrente
e utilizzarla per amplificare anche in tensione.
 
Giulia


Prima di tutto grazie per le gentili precisazioni.
Quindi in pratica mi stai dicendo che dovrei realizzare due stadi di 
amplificazione? Ovvero il primo amplificatore di corrente da collegare 
poi ad un amplificatore di tensione?
 
Comunque, precedentemente mi hai chiesto che calcoli io abbia fatto, te 
li riporto esattamente.
 
Leggendo il datasheet del transistor:
http://www.webalice.it/gdip6010/Datasheet/BFR36.pdf
 
 
A pagina uno:
Ic (collector current) = 200 mA
 
A pagina due riporta
Vbe = 750 mv (diciamo quindi 0,7 volt)
hfe = 130
 
Per il resto
VE = 6 volt (la metà della tensione di alimentazione che utilizzerò)
 
Ed ottengo questi risultati
 
http://s8.postimg.org/8zdt20tlx/Calcolo_Valori_Amp.png
 
http://s8.postimg.org/nc790cdlx/Schema_Amp2.png
 
 
Ti sembrano valori plausibili, queste resistenze?
 
Comunque: con un solo amplificatore di corrente non posso aspettarmi 
nessun miglioramento nella potenza di emissione?
 
 
 
 

 Io copierei uno stadio di un trasmettitorino da un centinaio di mW adattandolo alla frequenza di lavoro. In rete si dovrebbero trovare tanti schemi utili.
 
Ciao Francesco, grazie anche a te per la gentile e chiara risposta.
 
Proverei a seguire il tuo suggerimento, ovvero copiare lo stadio di un 
trasmettitorino da un centinaio di mW, ma vuoi che non sono molto 
esperto, vuoi che su internet si trovano anche tante "bufale", non 
saprei da dove iniziare la ricerca: potresti darmi qualche input su 
qualche schema adatto da poter controllare?
 
Grazie.
 


Uno schema del genere potrebbe andare bene?
http://www.electroschematics.com/wp-content/uploads/2009/04/low-power-fm-transmitter.gif
 
(è dato per essere da 100 mW)
Credo di riconoscere la parte dell'oscillatore/trasmettitore sulla 
sinistra (è simile difatti al mio trasmettitore).
 
In tal caso vedo che dovrei prelevare l'uscita RF dall'emettitore e 
darla in pasto all'amplificatore di tensione.
 
Che ne dici?
 

 darla in pasto all'amplificatore di tensione.
 
L'uscita RF va portata tramite condensatore verso la base dell'amplificatore, cosi' come viene fatto in questo schema, l'uscita dipende da come e' fatto l'oscillatore, probabilmente va prelevata dove veniva collegata l'antenna in precedenza.
 
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IZ8DWF

 L'uscita RF va portata tramite condensatore verso la base dell'amplificatore
 
Quindi (come mi hanno anche suggerito sul gruppo di elettronica) dovrei 
probabilmente attuare un amplificatore in classe C.
 
Ho visto altri schemi con amplificatori del genere ed ho provato ad 
applicarlo a mio schema:
http://s23.postimg.org/ed60s423f/Oscillator_and_Amplifier_4.png
 
 
Cosa ne dici?


no, e' meglio lo schema di prima con carico di collettore risonante, in casi in casi come questo, quando la realizzazione e' puramente "a tentativo" e' meglio per evitare di trasmettere ovunque in frequenza tranne dove serve.
Certo una polarizzazione in classe C va benissimo per la FM, ma comunque richiede un circuito risonante come carico per "completare" la forma d'onda in uscita.
 
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IZ8DWF
 


Ti ringrazio, Francesco, per i suggerimenti e sopratutto per la
pazienza! :-)
Come ho già avuto modo di dire, nel campo RF ammetto di essere un
neofita (è evidente) e quindi mi trovo a scrivere e a chiedere 
suggerimenti proprio per poter comprendere meglio la funzionalità di 
certe applicazioni.
 
In pratica mi stai dicendo che questo schema
http://www.electroschematics.com/wp-content/uploads/2009/04/low-power-fm-transmitter.gif
 
 
E' meglio poiché il carico di collettore risonante (da quel che capisco
L2 e C6 formano un cosiddetto "tank circuit") consente di poter 
trasmettere su delle frequenze certe e più precise? (credo di sì, visto 
che il tank circuit proprio a questo serve: il valore della bobina e del 
condensatore permettono di calcolare la frequenza di lavoro) E che 
quindi lo schema che avevo proposto io, non avendo il carico di 
collettore risonante, rischia di trasmettere su una porzione più ampia 
e casuale di frequenze?
 
Grazie.
 

Il 07/04/2016 09:33, 
francesco...@gmail.com
 ha scritto:

Un altro simile a questo
http://www.electroschematics.com/wp-content/uploads/2009/04/low-power-fm-transmitter.gif
 
è questo:
http://www.talkingelectronics.com/projects/FM-BugsIntro/images/TypicalFMBugCct.gif
 
 
Entrambi hanno lo stadio amplificatore col transistor a emettitore
comune, il quale ho letto che può soffrire del cosiddetto "effetto
miller" il quale, come conseguenza, può ridurre la banda passante ed
abbassare anche la frequenza operativa.
Se è così, perché allora oltre a quelli che ho riportato ci sono tanti
altri circuiti che lo utilizzano? Magari l'effetto miller non sempre si
verifica (o meglio: magari si verifica solo in certe circostanze)?
Oppure, come mi hai detto te *quando la realizzazione e' puramente "a
tentativo" e' meglio per evitare di trasmettere ovunque in frequenza
tranne dove serve* si rischia di ottenere un circuito comunque
funzionante, ma che funziona "male" ovvero magari che può emettere molte
spurie e armoniche?
 
PS: Inoltro nuovamente il messaggio anche nel gruppo di elettronica
siccome mi interessa capire gli effettivi svantaggi di questa
configurazione del transistor ad emettitore comune.

 spurie e armoniche?
 
sono due aspetti diversi, innanzitutto devi usare un buon transistor (alta Ft) e poi in una configurazione che abbia qualche probabilita' di funzionare :-)
 
Un minimo di bibliografia:
 
Introduction to Radio Frequency Design (W.H. Hayward)
Experimental Methods in RF Design 
The Art of Electronics (Horowitz & Hill) (c'e' la terza edizione in commercio, ma la seconda non si puo' ancora considerare obsoleta e forse esiste in italiano).
 
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 considerare obsoleta e forse esiste in italiano).
 
Grazie mille!

 Il BFR36 riporta una capacità "Emitter - base" di 7 pF: è un buon valore?
 
si, con una Ft > 1GHz direi che va benissimo per amplificare fino a 100-150 MHz con tranquillita'.
Ovviamente, senza adattamenti di impedenza in input e output, l'efficienza sara' scarsina.
 
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