Grundläggande kretsar

Navigeringshjälp

Den här navigeringshjälpen visar de första stegen för att använda presentationen. Du kan hoppa över den med ⟶ (högerpil).

Navigering

Du kan bläddra mellan bilder och avsnitt med piltangenterna på datorn.

Pil ned och upp: nästa / föregående bild
Pil höger och vänster: nästa / föregående avsnitt
Blanksteg eller ”n”: visa elementen på bilden ett i taget eller gå till nästa bild
Skift-blanksteg eller ”p”: dölj elementen baklänges eller gå till föregående bild

Fler funktioner

Med några kortkommandon kommer du åt fler funktioner. De viktigaste är:

F1: Help / hjälp
o: Overview / översikt över alla bilder
s: Speaker View / talarvy
f: Full Screen / helskärmsläge
b: Break, Black, Pause / dölj presentationen
Alt-klick: Zooma in på eller ut från bilden

Översikt

Presentationen är tvådimensionell: kolumnerna är kapitlets avsnitt och raderna är bilderna i respektive avsnitt.

Skriver du ett ”o” får du en översikt över alla bilder i presentationen. Det hjälper dig att få en överblick eller hitta tillbaka om du känner att du ”gått vilse”. Navigera med piltangenterna.

Klicka på en bild för att visa den.

Talarvy

Skriver du ett ”s” öppnas ett nytt fönster, talarvyn.

Under ”Layout” kan du välja mellan olika placeringar av elementen.

Talarvyn innehåller följande:

Till vänster syns den aktuella bilden
Uppe till höger syns nästa bild
I mitten till höger finns hjälpmedel för tidsplaneringen
Nere till höger finns ”anteckningar för talaren”
Längst ned finns navigeringspilarna

Praktiska tips för talarvyn

Om du använder en projektor ställer du in operativsystemet på två skärmar: talarvyn visas då till exempel på laptopen medan deltagarna ser presentationen.
Vid en onlinepresentation delar du webbläsarfliken och navigerar i fönstret ”Speaker View”.
Talarvyn gäller alltid ett kapitel. I slutet av kapitlet måste den stängas för att kunna öppna en ny talarvy i nästa kapitel.
För att markera något med muspekaren eller använda zoom måste du byta till det fönster där presentationen visas.

Helskärm

Skriver du ett ”f” visas den aktuella bilden i helskärm. Med ”Esc” lämnar du helskärmsläget.

Det är särskilt praktiskt för skärmen som visar presentationen för publiken.

Dölj

Skriver du ett ”b” döljs presentationen.

Du visar den igen på något av följande sätt:

Klicka i fönstret.
Tryck på ”b” igen.
Klicka på knappen ”Resume presentation”.

Zoom

Håller du ned Alt-tangenten och klickar i presentationen zoomas den delen in. Det är praktiskt för att lyfta fram detaljer i kopplingar. Ett nytt klick tillsammans med Alt zoomar ut igen.

Zoomen fungerar bara i det valda fönstret. Talarvyn är inte synkroniserad med presentationsvyn när det gäller zoom.

Filter och svängningskretsar

Kondensatorer och spolar har frekvensberoende reaktans
Därmed går det att bygga passiva filterkopplingar som bara släpper igenom vissa frekvenser

Påminnelse

Kondensatorn blockerar låga frekvenser och släpper igenom höga frekvenser
Spolen blockerar höga frekvenser och släpper igenom låga frekvenser

Högpass

Vid låga frekvenser har kondensatorn mycket hög reaktans
Kopplingen fungerar som en frekvensberoende spänningsdelare
$U_\text{A}$ blir därför mycket liten

1) Kort beskrivning: Diagram med en horisontell axel ”f”, en vertikal axel ”Effekt”, en vertikal linje i bildens vänstra del och en kurva som från vänster först löper längs nollinjen och sedan stiger brant till den vertikala linjen och löper horisontellt till höger om den vertikala linjen till slutet av den horisontella linjen.

2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en horisontell axel märkt ”f” och en vertikal axel märkt ”Effekt”. I bildens vänstra del är en streckad vertikal linje ritad. En kurva löper från vänster först längs nollinjen och stiger sedan brant till den vertikala linjen. Till höger om den vertikala linjen löper den horisontellt till slutet av den horisontella axeln. — Figur UPPGRADERINGS-8.1.1: Filterkarakteristik för ett högpassfilter

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rätvinklig ledningsdragning, med två horisontella ledare och en anslutningspunkt till vänster och en till höger; i den övre horisontella ledaren en kondensator; till höger om den en avledning via ett motstånd till den nedre horisontella ledaren; mellan de två anslutningspunkterna till vänster en vertikal pil nedåt (”U_E”), till höger en vertikal pil nedåt (”U_A”).

2) Utförlig beskrivning: Bilden består av ett kopplingsschema med rätvinklig ledningsdragning, med två horisontella ledare och en anslutningspunkt till vänster och en till höger. I den övre horisontella ledaren är en kondensator insatt. Till höger om den finns en avledning via ett motstånd till den nedre horisontella ledaren. Mellan de två anslutningspunkterna till vänster är en vertikal pil nedåt (”U_E”) inritad, mellan de två anslutningspunkterna till höger är en vertikal pil nedåt (”U_A”) inritad. — Figur UPPGRADERINGS-8.1.2: Högpassfilter av kondensator och motstånd

Lågpass

Vid låga frekvenser har kondensatorn mycket hög reaktans
Kopplingen fungerar som en frekvensberoende spänningsdelare
$U_\text{A}$ blir därför mycket stor

1) Kort beskrivning: Diagram med en horisontell axel ”f”, en vertikal axel ”Effekt”, en vertikal linje i bildens högra del och en kurva som löper horisontellt från vänster till den vertikala linjen, faller brant nedåt till höger om den och löper på nollinjen till slutet av den horisontella axeln.

2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en horisontell axel märkt ”f” och en vertikal axel märkt ”Effekt”. I bildens högra del är en streckad vertikal linje ritad. En horisontell kurva löper till vänster om den vertikala linjen och faller brant nedåt till höger om den. Till sist löper den på nollinjen till slutet av den horisontella axeln. — Figur UPPGRADERINGS-8.1.1: Filterkarakteristik för ett lågpassfilter

Serieresonanskrets

Det finns en resonansfrekvens där växelströmsmotståndet (impedansen) är mycket lågt
Bandpass, sugkrets (en frekvens ”sugs ut”)

1) Kort beskrivning: Diagram med en horisontell axel ”f” och en vertikal axel ”Z”; i mitten en smal, V-formad kurva vars minimum ligger nära nollinjen.

2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en horisontell axel med beteckningen ”f” och en vertikal axel med beteckningen ”Z”. I mitten finns en smal, V-formad kurva vars minimum ligger nära nollinjen. Inga ytterligare beteckningar eller mått finns. — Figur UPPGRADERINGS-8.1.4: Impedansförlopp för en serieresonanskrets

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med två parallella horisontella ledare. I mitten av den övre ledaren grenar en vertikal ledare med en kretssymbol för en spole och under den för en kondensator av. Denna ledare leder till den nedre horisontella ledaren. Båda horisontella ledarna med anslutningspunkter i början och i slutet. I bildens vänstra del en vertikal pil märkt ”U_E”, i den högra delen en vertikal pil märkt ”U_A”.
2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat består av två parallella horisontella ledare. I mitten av den övre ledaren grenar en vertikal ledare av med en kretssymbol bestående av fyra åt höger riktade halvbågar (spole) och under den med en kretssymbol bestående av två horisontella streck (kondensator). Denna ledare leder till den nedre horisontella ledaren. Båda horisontella ledarna har anslutningspunkter i början och i slutet. I bildens vänstra del syns en vertikal pil märkt ”U_E”, i den högra delen en vertikal pil märkt ”U_A”. — Figur UPPGRADERINGS-8.1.5: Serieresonanskrets av kondensator och spole

Parallellresonanskrets

Det finns en resonansfrekvens där växelströmsmotståndet (impedansen) är mycket högt
Bandspärr, spärrkrets

1) Kort beskrivning: Diagram med en horisontell axel ”f” och en vertikal axel ”Z”; i mitten en smal kurva med omvänd V-form, vars början och slut når ner till nära nollinjen.

2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en horisontell axel med beteckningen ”f” och en vertikal axel med beteckningen ”Z”. I mitten finns en smal kurva med omvänd V-form, vars början och slut når ner till nära nollinjen. Inga ytterligare beteckningar eller mått finns. — Figur UPPGRADERINGS-8.1.6: Impedansförlopp för en parallellresonanskrets

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med två parallella horisontella ledare; den övre med en kretssymbol för en spole och parallellt med den för en kondensator. Det finns ingen förbindelse med den nedre horisontella ledaren. Båda horisontella ledarna med anslutningspunkter i början och i slutet. I bildens vänstra del en vertikal pil märkt ”U_E”, i den högra delen en vertikal pil märkt ”U_A”.
2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat består av två parallella horisontella ledare. Den övre ledaren innehåller en kretssymbol bestående av fyra uppåtriktade halvbågar (spole). Parallellt med den är en ledare med en kretssymbol bestående av två vertikala streck (kondensator) ritad. Det finns ingen förbindelse med den nedre horisontella ledaren. Båda horisontella ledarna har anslutningspunkter i början och i slutet. I bildens vänstra del syns en vertikal pil märkt ”U_E”, i den högra delen en vertikal pil märkt ”U_A”. — Figur UPPGRADERINGS-8.1.7: Parallellresonanskrets av kondensator och spole

Kondensatortyp

inga elektrolytkondensatorer, eftersom de bara fungerar för likspänning
Keramiska kondensatorer eller luftkondensatorer kan användas för höga frekvenser

Resonansfrekvens, Q-värde och bandbredd

Gränsfrekvens

För högpass- och lågpassfilter gäller för gränsfrekvensen

För RL-filter

$$R = X_\text{L}$$ $$f_\text{g} = \frac{R}{2 \pi \cdot L}$$

För RC-filter

$$R = X_\text{C}$$ $$f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R \cdot C}$$

Lösningsgång

givet: $R = \qty{4,7}{\kilo\ohm}$
givet: $C = \qty{2,2}{\nano\farad}$
sökt: $f_\text{g}$

$$f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R \cdot C} = \frac{1}{2 \pi \cdot \qty{4,7}{\kilo\ohm} \cdot \qty{2,2}{\nano\farad}} \approx \qty{15,4}{\kilo\hertz}$$

Lösningsgång

givet: $R = \qty{10}{\kilo\ohm}$
givet: $C = \qty{47}{\nano\farad}$
sökt: $f_\text{g}$

$$f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R \cdot C} = \frac{1}{2 \pi \cdot \qty{10}{\kilo\ohm} \cdot \qty{47}{\nano\farad}} \approx \qty{339}{\hertz}$$

Lösningsgång

givet: $R_1 = \qty{4,7}{\kilo\ohm}$
givet: $C_1 = \qty{6,8}{\nano\farad}$
sökt: $f_\text{g}$

$C_2$ och alla övriga uppgifter saknar betydelse för lågpassfiltret.

$$f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R_1 \cdot C_1} = \frac{1}{2 \pi \cdot \qty{4,7}{\kilo\ohm} \cdot \qty{6,8}{\nano\farad}} \approx \qty{5}{\kilo\hertz}$$

Resonansfrekvens

Parallell- eller seriekoppling av spole och kondensator $\rightarrow$ svängningskrets
Höga frekvenser $\rightarrow$ hög reaktans hos spolen
Låga frekvenser $\rightarrow$ hög reaktans hos kondensatorn
Det finns en frekvens där spole och kondensator har samma reaktans $\rightarrow$ resonansfrekvens

Parallellresonanskrets

1) Kort beskrivning: vänster del: horisontell ledare med en anslutningspunkt till vänster och en till höger; där emellan är kondensator, spole och motstånd parallellkopplade; höger del: diagram med en horisontell axel ”f” och en vertikal axel ”|Z|”; brant, uppåtriktad kurva som börjar och slutar vid nolllinjen.

2) Utförlig beskrivning: Bilden består av två delar. Till vänster visas ett kopplingsschema som består av en horisontell ledare med en anslutningspunkt till vänster och en till höger. Där emellan är en kondensator, en spole och ett motstånd parallellkopplade. Till höger visas ett koordinatsystem med en horisontell axel ”f” och en vertikal axel ”|Z|”. Diagrammet visar en brant, uppåtriktad kurva med spetsigt maximum som börjar och slutar vid nolllinjen. — Figur UPPGRADERINGS-8.2.1: Parallellresonanskrets och återgivning av impedansen mot frekvensen

Ideala komponenter laddar ständigt om varandra
Teoretiskt är impedansen oändligt hög vid resonansfrekvensen
I praktiken bestäms den totala impedansen av den komponent som har lägst reaktans
Vid frekvenser över och under resonansfrekvensen har parallellresonanskretsen lägre impedans

Serieresonanskrets

Teoretiskt är impedansen $\qty{0}{\ohm}$ vid resonansfrekvensen
I praktiken bestäms impedansen av det ohmska motståndet
Vid frekvenser över och under resonansfrekvensen har serieresonanskretsen högre impedans

Resonans

För parallell- och serieresonanskrets:

$$X_\text{C} = X_\text{L}$$

Reaktanserna är lika stora.

Resonansfrekvens med Thomsons svängningsformel:

$$f_0 = \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}$$

Lösningsgång

givet: $L = \qty{1,2}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{6,8}{\pico\farad}$
givet: $R = \qty{10}{\ohm}$
sökt: $f_0$

$$\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{\qty{1,2}{\micro\henry} \cdot \qty{6,8}{\pico\farad}}} \approx \qty{55,7}{\mega\hertz} \end{split}$$

Motståndet $R$ behövs inte för beräkningen.

Lösningsgång

givet: $L = \qty{10}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{1}{\nano\farad}$
sökt: $f_0$

$$\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{\qty{10}{\micro\henry} \cdot \qty{1}{\nano\farad}}} \approx \qty{1,592}{\mega\hertz} \end{split}$$

Lösningsgång

givet: $L = \qty{100}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{0,01}{\micro\farad}$
sökt: $f_0$

$$\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{\qty{100}{\micro\henry} \cdot \qty{0,01}{\micro\farad}}} \approx \qty{159}{\kilo\hertz} \end{split}$$

Lösningsgång

givet: $L = \qty{2,2}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{56}{\pico\farad}$
sökt: $f_0$

$$\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{\qty{2,2}{\micro\henry} \cdot \qty{56}{\pico\farad}}} \approx \qty{14,34}{\mega\hertz} \end{split}$$

Lösningsgång

givet: $C_1 = \qty{0,1}{\nano\farad}$
givet: $C_2 = \qty{1,5}{\nano\farad}$
givet: $C_3 = \qty{220}{\pico\farad}$
givet: $L = \qty{1,2}{\milli\henry}$
sökt: $f_0$

$$C = C_1 + C_2 + C_3 = \qty{0,1}{\nano\farad} + \qty{1,5}{\nano\farad} + \qty{220}{\pico\farad} = \qty{1,82}{\nano\farad}$$

$$\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{\qty{1,2}{\milli\henry} \cdot \qty{1,82}{\nano\farad}}} \approx \qty{107,7}{\kilo\hertz} \end{split}$$

Ändra resonansfrekvensen

Större spole eller kondensator $\rightarrow$ lägre resonansfrekvens
Mindre spole eller kondensator $\rightarrow$ högre resonansfrekvens

Öka induktansen

Öka varvtalet
Trycka ihop spolen
Föra in en ferritkärna

Spänningsstyrd svängningskrets

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rektangulär ledningsdragning med en horisontell ledare nedtill och en spänningskälla till vänster, ett inställbart motstånd (potentiometer; övre änden märkt ”X”) med släpkontakt åt höger, ett seriekopplat motstånd och en förgrening: uppåt via en kondensator och en spole till den horisontella ledaren, nedåt via en diod till den horisontella ledaren.
2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller en rektangulär krets med en horisontell ledare nedtill och en vertikalt ritad spänningskälla till vänster (längre linje upptill, kortare linje nedtill). Parallellt med den ligger ett inställbart motstånd (potentiometer), vars övre ände är markerad med ”X”. Släpkontakten leder åt höger via ett motstånd till en förgreningspunkt. Uppåt leder en ledare via en kondensator till en spole och vidare nedåt till den horisontella ledaren. Från förgreningspunkten nedåt är en diod ansluten (åt uppåt pekande triangel med tvärstreck vid triangelspetsen). Bredvid den är kretssymbolen för en kondensator ritad. — Figur UPPGRADERINGS-8.2.3: Ändring av kapacitansen med en varikapdiod

Varikapdioden ändras med en styrspänning på motståndsspänningsdelaren
Lägre spänning över varikapdioden $\rightarrow$ smalare spärrskikt i varikapdioden $\rightarrow$ större kapacitans
Seriekopplade kondensatorer $\rightarrow$ kapacitansen blir mindre $\rightarrow$ resonansfrekvensen stiger

Bandpassfilter

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rektangulär ledningsdragning med två horisontella ledare, en kondensator och en spole seriekopplade i den övre horisontella ledaren samt före och efter dem en kondensator med parallellkopplad spole mellan de båda horisontella ledarna.
2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller en rektangulär krets med två horisontella ledare med en anslutningspunkt vardera till höger och vänster. I den övre horisontella ledaren finns en kondensator och en spole seriekopplade. Före och efter dem finns en kondensator med parallellkopplad spole, som förbinder de båda horisontella ledarna med varandra. — Figur UPPGRADERINGS-8.2.4: Bandpassfilter av flera svängningskretsar

Kombination av parallell- och serieresonanskretsar
Släpper igenom ett visst frekvensområde
Parallellresonanskretsar fungerar som högohmiga motstånd
Serieresonanskretsen fungerar som ett lågohmigt motstånd

Bandbredd

Starkt beroende av det ohmska motståndet
Anges i dB i förhållande till ett referensvärde för filtret
T. ex. bandbredd vid $\qty{-3}{\dB}$-värdet
Halva effekten i en signal kan fortfarande passera filtret
Eller $\num{0,7}$ gånger signalspänningen

Vanliga bandbredder

Smalbandigt med $\qty{500}{\hertz}$ för telegrafi (CW)
Bredbandigt med $\qty{2,7}{\kilo\hertz}$ för talmodulation (SSB)

Q-värde hos en svängningskrets

Även kallat Q-faktor
Mått på energiförlust
Förhållandet mellan reaktanserna och det ohmska motståndet vid resonans ($X_\text{L} = X_\text{C}$)

Serieresonanskrets

$$Q = \frac{f_0}{B} = \frac{X_\text{L}}{R_\text{S}}$$

Parallellresonanskrets

$$Q = \frac{f_0}{B} = \frac{R_\text{P}}{X_\text{L}}$$

Lösningsgång

givet: $L = \qty{100}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{0,01}{\micro\farad}$

givet: $R_\text{S} = \qty{10}{\ohm}$
sökt: $Q$

Räkna först ut $f_0$

$$\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{\qty{100}{\micro\henry} \cdot \qty{0,01}{\micro\farad}}} \approx \qty{159,2}{\kilo\hertz} \end{split}$$

Räkna sedan ut $B$ eller $X_\text{L}$

$$\begin{split} X_\text{L} &= \omega \cdot L = 2 \pi \cdot f_0 \cdot L\\ &= 2 \pi \cdot \qty{159,2}{\kilo\hertz} \cdot \qty{100}{\micro\henry} \approx \qty{100,03}{\ohm} \end{split}$$

$$Q = \frac{X_\text{L}}{R_\text{S}} = \frac{\qty{100,03}{\ohm}}{\qty{10}{\ohm}} \approx 10$$

Lösningsgång

givet: $L = \qty{2,2}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{56}{\pico\farad}$

givet: $R_\text{P} = \qty{1}{\kilo\ohm}$
sökt: $Q$

Räkna först ut $f_0$

$$\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{\qty{2,2}{\micro\henry} \cdot \qty{56}{\pico\farad}}} \approx \qty{14,34}{\mega\hertz} \end{split}$$

Räkna sedan ut $B$ eller $X_\text{L}$

$$\begin{split} X_\text{L} &= \omega \cdot L = 2 \pi \cdot f_0 \cdot L\\ &= 2 \pi \cdot \qty{14,34}{\mega\hertz} \cdot \qty{2,2}{\micro\henry} \approx \qty{198,2}{\ohm} \end{split}$$

$$Q = \frac{R_\text{P}}{X_\text{L}} = \frac{\qty{1}{\kilo\ohm}}{\qty{198,2}{\ohm}} \approx 5$$

Beräkna bandbredd

Via resonansfrekvens och Q-värde

$$Q = \frac{f_0}{B} \Rightarrow B = \frac{f_0}{Q}$$

Eller insatt med Thomsons svängningsformel

Serieresonanskrets

$$B = \frac{R_\text{S}}{2 \pi \cdot L}$$

Parallellresonanskrets

$$B = \frac{1}{2 \pi \cdot R_\text{P} \cdot C}$$

Lösningsgång

givet: $L = \qty{2,2}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{56}{\pico\farad}$
givet: $R_\text{P} = \qty{1}{\kilo\ohm}$
sökt: $B$

$$\begin{split} B &= \frac{1}{2 \pi \cdot R_\text{P} \cdot C}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \qty{1}{\kilo\ohm} \cdot \qty{56}{\pico\farad}} \approx \qty{2,84}{\mega\hertz} \end{split}$$

Lösningsgång

givet: $L = \qty{100}{\micro\henry}$
givet: $C = \qty{0,01}{\micro\farad}$
givet: $R_\text{S} = \qty{10}{\ohm}$
sökt: $B$

$$B = \frac{R_\text{S}}{2 \pi \cdot L} = \frac{\qty{10}{\ohm}}{2 \pi \cdot \qty{100}{\micro\henry}} \approx \qty{15,9}{\kilo\hertz}$$

Koppling

1) Kort beskrivning: Två LC-kretsar bredvid varandra med bokstaven M mellan spolarna samt ett diagram U_2 över f med fyra kurvor (a till d) kring frekvensen f_m.

2) Utförlig beskrivning: Bilden består av två delar: två identiska LC-kretsar och ett diagram. Var och en av de två kretsarna i den vänstra delen består av en spole och en kondensator. Båda har en anslutningspunkt upptill och en nedtill, till vänster (vänstra kretsen) respektive till höger (högra kretsen). Kretsarna är speglade i förhållande till varandra med spolarna i mitten, så kondensator och spole är parallellkopplade. Till vänster om den vänstra kretsen står ”U_1” med en pil nedåt, till höger om den högra kretsen ”U_2” med en pil nedåt. Mellan de två spolarna står bokstaven ”M”. I den högra delen av bilden finns ett koordinatsystem med en horisontell axel ”f” och en vertikal axel ”U_2”. Genom diagrammet löper i mitten en streckad vertikal linje, nedtill märkt ”f_m”. I diagrammet är fyra kurvor inritade, som till vänster är märkta ”a”, ”b”, ”c”, ”d” (uppifrån och ned). Kurvorna ligger symmetriskt kring den streckade linjen. Kurvornas höjd och bredd minskar uppifrån och ned. Kurva ”a” har två maxima med en insänkning i mitten, kurva ”b” bara ett maximum. — Figur UPPGRADERINGS-8.2.5: Induktiv koppling av två svängningskretsar och spänningsdiagram över frekvensen

Mellan kopplingssteg eller filter används ofta kopplade svängningskretsar
Två svängningskretsar kopplas till varandra induktivt eller kapacitivt
Kopplingsgraden bestämmer den ömsesidiga påverkan, bandbredden och genomsläppskurvan

d: lös koppling $\rightarrow$ knappt någon ömsesidig påverkan, mycket hög genomsläppsdämpning och mycket liten bandbredd
c: underkritisk koppling $\rightarrow$ knappt någon ömsesidig påverkan, hög genomsläppsdämpning och liten bandbredd

b: kritisk koppling $\rightarrow$ viss ömsesidig påverkan, platt genomsläppskurva med låg dämpning och platå i passbandet samt bra bandbredd

a: överkritisk koppling $\rightarrow$ stark ömsesidig påverkan, förändrade resonansfrekvenser, stor bandbredd och förvrängd genomsläppskurva i passbandet med ”svackor”

Oscillatorer

Oscillatorer alstrar en växelspänning
Det finns olika metoder

LC-oscillator

Svängningsalstring med spole och kondensator som svängningskrets
En laddad kondensator urladdas genom spolen
En laddad spole urladdas genom kondensatorn
Med en frekvens som beror på komponenternas värden

Temperaturstabilitet

De passiva komponenterna får olika värden vid varierande temperatur

Högre frekvens vid mindre kapacitans eller induktans
Lägre frekvens vid större kapacitans eller induktans

Kristalloscillator

Svängningsalstring med kristall (kiseldioxid $SiO_2$)
Omvänd piezoelektrisk effekt i en kvartskristall
Kristallen exciteras till stabil svängning med en (dålig) LC-oscillator
Bättre frekvensstabilitet

Utstrålning

Undvik
Skärmning med metallhölje

Spänningsstyrd oscillator (VCO)

Oscillatorns frekvens är ändringsbar
Till exempel med en kapacitansdiod i svängningskretsen $\rightarrow$ kapacitansen påverkas av en likspänning
Oscillatorn blir avstämbar med en styrspänning

Återkoppling

Oönskade återkopplingar, t. ex. från HF-signalen, leder till frekvensinstabilitet
Gäller alla oscillatorer

Orsaker:

Fasförskjutning
Förändringar i förstärkning
Blandningsprodukter
Temperaturförändringar

Temperaturstabilitet: XO, TCXO och OCXO

Oscillatorer är temperaturberoende
Särskilt transistorer och dioder
Men även kondensatorer, motstånd och kristaller

Termisk isolering

Isolera oscillatorer termiskt så bra som möjligt
Stort avstånd till inre och yttre värme- och kylkällor
Håll dem borta från luftströmmar

Kristalloscillator (XO)

I stället för RC-, LC- eller VCO-oscillator
Betydligt mer frekvensstabil tack vare högt Q-värde
XO: Crystal Oscillator

TCXO

Kristalloscillator med komponenter som ömsesidigt kompenserar de termiska inverkningarna
TCXO: Temperature Compensated Crystal Oscillator

OCXO

Artificiell stabilisering av omgivningstemperaturen
Termiskt isolerat hölje
Värms upp till en bestämd temperatur
OCXO: Oven Controlled Crystal Oscillator

Frekvensavvikelser

Oscillatorfrekvensen multipliceras ofta för sänd- och mottagningsfrekvensen
En liten avvikelse i oscillatorfrekvensen blir efter multiplikation en stor avvikelse
Särskilt relevant i SHF-området och vid högre frekvenser

GPS-styrd oscillator (GPSDO)

Oscillatorn knyts till en extern, mycket exakt referenssignal
Primäroscillatorn OCXO långtidsstabiliseras med en mycket exakt referenssignal från GPS
Korttidsstabiliteten kommer från OCXO:n
Tillämpning i GHz-området
GPSDO: GPS Disciplined Oscillator

Spänningsstabilitet och chirp

En VFO:s frekvens beror på matningsspänningen
Ändrar transistorernas arbetspunkt
$\rightarrow$ Stabilisera matningsspänningen
$\rightarrow$ Matningsspänning oberoende av andra steg
$\rightarrow$ Matningsspänning väl filtrerad och frikopplad

Chirp

Dålig spänningsstabilisering $\rightarrow$ pulsartade frekvenshopp
Särskilt vid nyckling av en sändare
Hos CW-signaler låter det som ett kvittrande ljud i början av tecken $\rightarrow$ chirp

Oscillatorkopplingar

En av de viktigaste kopplingarna inom amatörradio
Alstrar högfrekventa svängningar i sändare och mottagare
Hjärtat i varje radio

Slingförstärkning

Förstärkarelement vars utsignal återkopplas till ingången
I fas
Amplitud minst lika stor $\rightarrow$ slingförstärkning större än $1$
Nödvändig för självsvängning och upprätthåller svängningen

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rektangulär ledningsdragning med fyra parallella horisontella ledare, en NPN-transistor, till vänster en LC-svängningskrets, i mitten en kapacitiv delare, kopplingskondensatorer och motstånd.
2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller en rektangulär krets med fyra parallella horisontella ledare och en NPN-transistor i högra delen. Den nedre horisontella ledaren har vid högra änden en anslutningspunkt betecknad ”–”. I kopplingens vänstra, vertikala del finns en spole med en parallellkopplad inställbar kondensator. Parallellt med dessa är två seriekopplade kondensatorer kopplade. Alla dessa komponenter förbinder den nedre horisontella ledaren med den tredje horisontella ledaren uppifrån räknat från botten. Mellan de båda seriekopplade kondensatorerna grenar den andra horisontella ledaren nerifrån av åt höger. Den leder till en förbindningspunkt med transistorns emitter och vidare via en kondensator till en anslutningspunkt. Den tredje horisontella ledaren nerifrån leder åt höger via en kondensator till en knutpunkt med transistorns bas. Härifrån går en vertikal ledare nedåt via ett motstånd till den nedre horisontella ledaren och uppåt via ytterligare ett motstånd till den fjärde horisontella ledaren nerifrån. Denna ledare är till vänster förbunden med jord via en kondensator. Åt höger leder ledaren till en förbindningspunkt med transistorns kollektor och likaså via ett motstånd till en anslutningspunkt märkt ”+”. — Figur UPPGRADERINGS-8.8.1: Koppling för en kapacitivt återkopplad trepunktsoscillator

Utsignalen återkopplas från emittern via en kapacitiv spänningsdelare till basen
Frekvensen bestäms av svängningskretsen i basen och den parallellkopplade kapacitiva spänningsdelaren
Oscillator i kollektorkoppling

Denna alternativtext har ännu inte granskats.

1) Kortfattat: Kopplingsschema med en NPN-transistor, en spole till matningen märkt ”+”, flera kondensatorer (inklusive en variabel kondensator), en kristall, två motstånd, jord och två öppna anslutningar.

2) Detaljerad beskrivning: Upptill går en horisontell ledning; uppe till höger är en spole (induktans) ritad, vars högra ände leder till en liten öppen anslutning med markeringen ”+”. Från den högra övre noden går en lodrät ledning nedåt till transistorns kollektor. Transistorn är ritad i en cirkel, med basen åt vänster, kollektorn uppåt och emittern nedåt; pilen vid emittern pekar utåt (NPN). Från basen går en horisontell ledning åt vänster; från denna basnod går ett motstånd lodrätt uppåt till den övre ledningen. Likaså från basnoden går en kort horisontell gren åt vänster till en kristallsymbol (rektangel mellan två plattor); kristallen ligger i en vänster lodrät sidoledning, i vilken uppifrån och ned en kondensator, under den kristallen och under den en variabel kondensator (plattor med diagonal pilmarkering) är placerade. Denna vänstra sidoledning är nedtill förbunden med den undre huvudledningen. Från basnoden går dessutom en lodrät ledning nedåt via två seriekopplade kondensatorer till en nedre nod. Nere i mitten går en horisontell ledning; där finns en jordsymbol. Från transistorns emitter går ett motstånd nedåt till denna jordledning. Vid mittnoden (i höjd med bas/emitter-förbindelsen) är till höger en kopplingskondensator ritad, som leder till en liten öppen anslutning åt höger. Längst ned till höger slutar den undre ledningen likaså i en liten öppen anslutning. Förbindelsestället är markerade som svarta punkter. — Figur UPPGRADERINGS-8.8.2: Koppling för en kristalloscillator i kollektorkoppling där kristallen drivs på grundfrekvensen

Svängningskretsen ersatt av kristall
Kristallen kan svänga på grundfrekvensen eller på övertoner $\rightarrow$ förstärkaren måste då vara frekvensselektiv, t. ex. med en svängningskrets

Utkoppling av signalen

Alltid på oscillatorns lägsta impedanspunkt
Då belastas oscillatorn lite
Vid kollektorkoppling på transistorns emitter

Buffertsteg

Koppla ett buffertsteg efter oscillatorn
Frikopplar oscillatorn från övriga kretsdelar
Frekvensen påverkas inte av belastning på utgången
Buffertsteget är ofta en kollektorkoppling (som emitterföljare) och har hög ingångsimpedans

Mätning

Mätning bör göras efter buffertsteget
Annars belastas oscillatorn av parasitkapacitanserna
Frekvensen påverkas av detta

Direkt digital syntes (DDS)

Denna alternativtext har ännu inte granskats.

Kortfattat: Blockdiagram över en digital signalväg med blocken ”Taktgenerator” (klockgenerator), ”Adresszähler” (adressräknare), ”Sinus‑Tabelle” (sinustabell), ”Register” och ”D/A Umsetzer” (D/A-omvandlare), med pilar från vänster till höger, en övre återföringsväg och beteckningen ”f_out” till höger.

Detaljerad beskrivning: Till vänster står en rektangel med en fyrkantsvågssymbol (flera klockflanker); till vänster om den är texten ”Taktgenerator” (klockgenerator) satt lodrätt. Från detta blocks högra kant går en horisontell ledning åt höger; strax därefter finns en liten, ifylld knutpunkt. Vid denna nod utgår upptill en tunn ledning som går uppåt, sträcker sig åt höger och senare förs ner igen (övre återföringsväg). På huvudlinjen följer en rektangel med texten ”+1”; lodrätt bredvid står ”Adresszähler” (adressräknare). Därefter ligger på förbindelsen ett snett streck ”/” som busmarkering; ovanför står ”N”, under det lodrätt ”Bits”. Därpå följer en rektangel med en liten koordinataxelsymbol och en sinuskurva med pilar; bredvid lodrätt beteckningen ”Sinus‑Tabelle” (sinustabell). Därefter ansluter en smal rektangel med en triangelsymbol som pekar åt höger. Sedan kommer ytterligare en rektangel med den lodräta beteckningen ”Register”. Därpå följer en rektangel med diagonal skiljelinje; i de båda triangelytorna står bokstäverna ”D” (överst) och ”A” (nederst); lodrätt bredvid står ”D/A Umsetzer” (D/A-omvandlare). Därifrån går en pil åt höger till den kursivt satta beteckningen ”f_out”. Alla förbindelser är ritade som pilar i flödesriktningen från vänster till höger. — Figur UPPGRADERINGS-8.9.1: Blockschema för direkt digital syntes

Alstring av periodiska, bandbegränsade signaler med hög frekvensupplösning
Dagens teknik för signalalstring
Frekvensen är mycket finjusterbar
FM och PM kan alstras direkt

En klockgenerator med fast frekvens låter en adressräknare räkna upp
Vid överflöde börjar adressräknaren om från början
Ur en sinus-uppslagstabell hämtas ett fördefinierat digitalt sinusvärde
Värdet omvandlas via ett register i en D/A-omvandlare till en analog signal

Faslåst slinga (PLL)

Stabilisering av en variabel, potentiellt instabil oscillator (t. ex. VCO) med hjälp av en stabil referensoscillator
Fasjämförelse mellan de båda signalerna
Utfrekvensen motsvarar referensfrekvensen eller en multipel av den och förblir stabil

1) Kort beskrivning: Blockschema med två parallella horisontella ledare, i den övre ledaren signalflöde från vänster till höger: oscillator, anslutningspunkt ”A” uppifrån, block märkt ”φ”, filter, VCO, anslutningspunkt ”Ausgang” (utgång); i den undre ledaren signalflöde från höger till vänster: utgående från VCO, anslutningspunkt ”C”, block med ”:n”, anslutningspunkt ”B”, förbindelse till blocket med ”φ”.

2) Utförlig beskrivning: Bilden visar ett blockschema av flera delar förbundna med två horisontella ledare. I den övre horisontella ledaren går signalflödet från vänster till höger. Längst till vänster finns ett block med texten ”G”, tre vågformade linjer och en liten rektangel med en linje ovanför och en under (oscillator). Därefter följer en uppåt utdragen anslutningspunkt ”A”, sedan ett block märkt ”φ” och ett block med tre vågformade linjer, av vilka de två övre är överstrukna (filter). Till höger om det finns ett block ”VCO” med en anslutningspunkt ”Ausgang” (utgång). I den undre horisontella ledaren går signalflödet från höger till vänster. Först finns en vertikal avgrening från ”VCO”-blocket, som nedtill mynnar i den undre horisontella ledaren och är förbunden med en anslutningspunkt ”C”. Åt vänster följer ett block ”:n” och ytterligare en anslutningspunkt ”B”. Härifrån går den undre horisontella ledaren åter vertikalt till ”φ”-blocket. — Figur UPPGRADERINGS-8.10.1: Återgivning av en faslåst slinga (PLL)

Fasdetektorn jämför faserna hos VCO och referensoscillator
Lågpassfiltret omvandlar fasdetektorns pulser till likspänning
VCO:n alstrar utfrekvensen beroende på likspänningen från lågpassfiltret
Frekvensdelaren (valfri) synkroniserar VCO-frekvensen på en multipel av referensfrekvensen

Noggrannhet och stabilitet

Beror på referensoscillatorns kvalitet
Ofta en kristalloscillator

Frekvensdelning och avstämbarhet

Frekvensdelaren gör att PLL:en kan ställas in på olika frekvenser
Utfrekvensen är en heltalsmultipel av referensfrekvensen
Minsta valbara frekvenssteg motsvarar referensoscillatorn

Lösningsgång

givet: $f_\text{Osc} = \qty{12,5}{\kilo\hertz}$
givet: $f_\text{Out,low} = \qty{12,000}{\mega\hertz}$
givet: $f_\text{Out,high} = \qty{14,000}{\mega\hertz}$
sökt: $n$

Vid $f_{Out,low} = \qty{12,000}{\mega\hertz}$:

$$n = \frac{f_\text{Out,low}}{f_\text{Osc}} = \frac{\qty{12,000}{\mega\hertz}}{\qty{12,5}{\kilo\hertz}} = 960$$

Vid $f_\text{Out,high} = \qty{14,000}{\mega\hertz}$:

$$n = \frac{f_\text{Out,high}}{f_\text{Osc}} = \frac{\qty{14,000}{\mega\hertz}}{\qty{12,5}{\kilo\hertz}} = 1120$$

Frekvensmultiplikatorer

En oscillator svänger bara på en frekvens
För att få en högre frekvens kan den multipliceras med ett heltal
Längst ned till höger i blockschemat sitter multiplikatorn

1) Kort beskrivning: Blockschema med signalflöde från vänster till höger: oscillator, tre multiplikatorer i serie, PA.

2) Utförlig beskrivning: Visat är ett blockschema av flera block förbundna med en horisontell linje. Längst till vänster finns ett block med texten ”G”, tre vågformade linjer och en liten rektangel med en linje över och en under (oscillator). Därefter följer ett block med ett snedstreck och texten ”f” (uppe till vänster) och ”2 f” (nere till höger) (frekvensmultiplikator). En andra frekvensmultiplikator med texten ”3 f” (nere till höger) och en tredje frekvensmultiplikator med texten ”2 f” (nere till höger) följer. Längst till höger finns ett block med en triangel som pekar åt höger (förstärkare) och märkningen ”PA”. Ytterligare märkningar förekommer inte. — Figur UPPGRADERINGS-8.11.1: Frekvensmultiplikator efter en oscillator

Räkna framåt och bakåt

Framåt: multiplicera
3,51 MHz × 2 = 7,02 MHz
× 2 = 14,04 MHz

Bakåt: dividera
145,2 MHz ÷ 2 = 72,6 MHz
÷ 3 = 24,2 MHz
÷ 2 = 12,1 MHz

Frekvensmultiplikatorer, fördjupning

Denna alternativtext har ännu inte granskats.

1) Kort sammanfattning: Kopplingsschema med transistorn BF 224, ingångsanslutning ”96 MHz”, utgångsanslutning ”288 MHz”, matning ”+”/”-”, samt motstånd, kondensatorer, två kopplade spolar (transformator) och flera jordpunkter.

2) Detaljerad beskrivning: Till vänster finns en öppen anslutning med beteckningen ”96 MHz” som via en kondensator ”6,9 pF” leder till en nod. Från denna nod går ett motstånd ”3,3 kΩ” lodrätt nedåt till den gemensamma jordskenan vid nedre kanten. Noden är också förbunden med basen på en transistor i en cirkel med beteckningen ”BF 224”. Från transistorns emitter går ett motstånd ”330 Ω” nedåt till jord; parallellt med det är till höger en kondensator ”1 nF” inritad från emittern till jord. Kollektorn leder uppåt till en nod som dels går uppåt till matningen (där en kondensator ”1 nF” till jord och i serie en liggande spole till anslutningen ”+”), dels åt höger till övre änden av en vänsterställd spole i en transformatorsymbol (två intilliggande spolar med kopplingsstreck emellan); denna vänstra spoles nedre ände går till jord. Från kollektornoden går dessutom två variabla kondensatorer (symbol med sned platta) nedåt till jord. Till höger om dem finns den andra, kopplade spolen: Ett uttag i dess mitt är draget åt höger till en öppen anslutning med beteckningen ”288 MHz”; spolens andra anslutning är via en uppdragen ledarbana förbunden nedåt med jordskenan. Längs nedre kanten löper en genomgående gemensam jordledning med flera svarta förbindelsepunkter; i högra änden är den märkt ”-”. — Figur UPPGRADERINGS-8.12.1: Exempel på en koppling för en frekvensmultiplikator med klass C-förstärkare utan basförspänning

Ingångssignalen matas till ett olinjärt förvrängarsteg
T. ex. klass C-förstärkare, genom drift utan basförspänning
Signalen förvrängs kraftigt
Med ett filter väljs önskad överton ut

Bara heltalsmultipler är möjliga
Vanligen används 2:a eller 3:e övertonen
Högre frekvensmultiplikation med seriekopplade steg

Skärmning

Mellanfrekvenser alstras
Dessa leder ofta till störningar
Alla steg måste vara väl skärmade

Flera multiplikatorsteg

De enskilda frekvenserna mellan multiplikatorstegen kan leda till störningar
Följ vägen genom de enskilda stegen och räkna ut de enskilda frekvenserna
Stegens ordningsföljd är viktig för att fastställa störfrekvenserna

Lösningsgång (exempel)

givet: $f_\text{Sändare} = \qty{432}{\mega\hertz}$
givet: $f_\text{Grund} = \qty{12}{\mega\hertz}$
givet: $f_\text{QRM} = \qty{144}{\mega\hertz}$
sökt: multiplikationskombination

$$n = \frac{f_\text{Sändare}}{f_\text{QRM}} = \frac{\qty{432}{\mega\hertz}}{\qty{144}{\mega\hertz}} = 3$$

Bara kombinationen $\textrm{grundfrekvens},\cdot 2\cdot 2\cdot 3\cdot 3$ är möjlig, eftersom den som sista steg tredubblar frekvensen.

Kontroll:

$$\begin{split}f_\text{Sändare} &= f_\text{Grund}\cdot 2\cdot 2\cdot 3\cdot 3\\ &= \qty{12}{\mega\hertz}\cdot 2\cdot 2\cdot 3\cdot 3\\ &= \qty{24}{\mega\hertz}\cdot 2\cdot 3\cdot 3\\ &= \qty{48}{\mega\hertz}\cdot 3\cdot 3\\ &= \bold{\qty{144}{\mega\hertz}}\cdot 3\\ &= \qty{432}{\mega\hertz}\end{split}$$

Blandare

Vid blandning av två ingångsfrekvenser uppstår alltid två utfrekvenser

$$f_\text{a1} = f_\text{e1} + f_\text{e2}$$ $$f_\text{a2} = |f_\text{e1} - f_\text{e2}|$$

1) Kort beskrivning: Blockschema med ett funktionsblock och signalflöde från vänster till höger: blandare med två ingångar och en utgång.

2) Utförlig beskrivning: Bilden visar ett blockschema med ett enda funktionsblock och ett signalflöde från vänster till höger. I mitten står ett block med ett diagonalt kors i en cirkel (blandare). En pil från vänster är märkt ”21 MHz”, en pil underifrån ”31,7 MHz”. En pil som pekar åt höger ut från blandaren är märkt ”? MHz”. — Figur UPPGRADERINGS-8.13.1: Blandare med två ingångsfrekvenser

Lösningsgång

Givet: $f_{e1} = \qty{21}{\mega\hertz}$, $f_{e2} = \qty{31,7}{\mega\hertz}$
Lösning:

$$\begin{split}f_{a1} &= \qty{21}{\mega\hertz} + \qty{31,7}{\mega\hertz}\\ &= \qty{52,7}{\mega\hertz}\end{split}$$ $$\begin{split}f_{a2} &= |\qty{21}{\mega\hertz} - \qty{31,7}{\mega\hertz}|\\ &= |\qty{-10,7}{\mega\hertz}|\\ &= \qty{10,7}{\mega\hertz}\end{split}$$

Skärmning

Vanligen är bara en av de båda frekvenserna önskvärd
Den oönskade frekvensen tas bort med filter
Fram till dess ska frekvensen inte kunna detekteras utanför blandarsteget
Därför skärmas blandarsteget väl mot utstrålning, t. ex. med ett metallhölje

Konvertrar och transvertrar

Konverter

Signaler på ett frekvensband omsätts till ett annat frekvensband
t. ex. sänds en $\qty{2}{\meter}$-signal vid mottagning ut som en $\qty{70}{\centi\meter}$-signal
Signalen omvandlas bara i en riktning
I grunden en enkel blandare

Transverter

I en transverter fungerar omsättningen i båda riktningarna
Omsättningen sker även här genom blandning

Exempel: lösningsgång

Generatorns frekvens tredubblas: $\qty{38,666}{\mega\hertz} \cdot 3 = \qty{116}{\mega\hertz}$

TX-väg

De $\qtyrange{28}{30}{\mega\hertz}$ från TRX blandas med $\qty{116}{\mega\hertz}$
Signalen kan bli $\qtyrange{86}{88}{\mega\hertz}$ eller $\qtyrange{144}{146}{\mega\hertz}$

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Sammanfattning: Blockschema för en transverter med antenn, RX/TX-omkopplare, HF-förstärkare, RX-blandare och TX-blandare, en 38,666 MHz-generator med multiplikator till 116 MHz, drivsteg, slutsteg (PA) och en TRX för 28–30 MHz; pilar visar signalflödet och texten hänvisar till 144/146 MHz.

Detaljerad beskrivning: Till vänster står en antennsymbol som via en tvåstegsomkopplare med etiketterna ”RX” och ”TX” är kopplad till en vågrät ledning. I mottagningsriktningen leder ledningen åt höger till ett triangelblock med etiketten ”HF” (förstärkare), vars utgång är förbunden med ett kvadratiskt block ”RX‑Mischer” (kvadrat med korsad cirkel). På mitten nedtill finns ett block med etiketten ”38,666 MHz”; i det är ett ”G” och vågformade linjer ritade. Till höger om det pekar en pil på ett kvadratiskt block med diagonal skiljelinje och siffrorna ”1” (upptill) och ”3” (nedtill). Från detta block leder en lodrät ledning märkt ”116 MHz” uppåt till ”RX‑Mischer” (pil uppåt) och nedåt till ”TX‑Mischer” (pil nedåt). Nere till vänster står ett kvadratiskt block ”TX‑Mischer” (likaså med korsad cirkel). Dess utgång leder åt vänster till ett triangelblock ”Treiber” och vidare åt vänster till ett rektangulärt block ”PA”; därifrån går ledningen tillbaka mot antennomkopplaren. Till höger i bilden finns ett litet rektangulärt block ”TRX” med etiketten ”28–30 MHz” under; bredvid finns ytterligare en tvåstegsomkopplare med etiketterna ”RX” och ”TX”, som förbinder TRX med resten av kopplingen. Nere till höger står texten ”TX: 28 MHz + 116 MHz = 144 MHz” och ”30 MHz + 116 MHz = 146 MHz”. Alla förbindelser är visade med pilar i signalflödesriktningen. — Figur UPPGRADERINGS-8.14.1: Transverter i TX-vägen

RX-väg

Antennsignalen blandas med $\qty{116}{\mega\hertz}$ och ut kommer $\qtyrange{28}{30}{\mega\hertz}$
Antennsignalen ligger alltså bl.a. vid $\qtyrange{144}{146}{\mega\hertz}$
$\rightarrow$ Det är alltså ett $\qty{2}{\meter}$-band som transvertern arbetar mot

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Sammanfattning: Blockschema för en radioanläggning med antenn, HF-förstärkare, RX- och TX-blandare, drivsteg, slutsteg (PA), en TRX för 28–30 MHz och en 116 MHz-tillförsel från en generator ”38,666 MHz” via ett block ”1/3”.

Detaljerad beskrivning: Till vänster står en antennsymbol, förbunden med en ledning och en liten omkopplare med etiketterna ”RX” och ”TX”. Från omkopplaren leder upptill en ledning med pil åt höger genom ett block ”HF” (förstärkarsymbol) till ett block ”RX‑Mischer” (kvadrat med cirkel/kors). Till höger om det finns en ytterligare liten omkopplare med etiketterna ”RX” och ”TX”, som leder till ett rektangulärt block ”TRX”; bredvid står ”28–30 MHz”. Uppe till höger står text: ”RX:” och därunder ”144 MHz – 116 MHz = 28 MHz” samt ”146 MHz – 116 MHz = 30 MHz”. Nedtill löper sändargrenen från den högra ”RX/TX”-omkopplaren åt vänster in i ett block ”TX‑Mischer” (kvadrat med cirkel/kors), vidare in i ”Treiber” (förstärkarsymbol) och in i ”PA”, sedan tillbaka till den vänstra omkopplaren och antennen. På mitten nedtill står ett block med etiketten ”G” och en sinuslinje; under det står ”38,666 MHz”. Därifrån pekar en pil åt höger mot ett block med texten ”1” över ”3”. Ur detta block leder en lodrät ledning, märkt ”116 MHz”, med pilar uppåt till ”RX‑Mischer” och nedåt till ”TX‑Mischer”. Alla förbindelser är ritade som linjer med pilspetsar som anger signalriktningen. — Figur UPPGRADERINGS-8.14.2: Transverter i RX-vägen

Frekvensstabilitet

Konvertrar och transvertrar bör byggas med frekvensstabila oscillatorer
Avviker frekvensen blir även utfrekvensen avvikande

Från konverterkopplingen ovan
Av $\qty{10}{\mega\hertz}$ blir $\qty{2,256}{\giga\hertz}$, alltså en multiplikation med $\num{225,6}$
I stället för $\qty{10}{\mega\hertz}$ alstrar oscillatorn på grund av ett fel $\qty{10,01}{\mega\hertz}$
$$\qty{10,01}{\mega\hertz} \cdot 225,6 = \qty{2,258256}{\giga\hertz}$$
Blandare: $\qty{144}{\mega\hertz} + \qty{2,258256}{\giga\hertz} = \qty{2,402256}{\giga\hertz} \rightarrow \qty{2,256}{\mega\hertz}$ vid sidan om

1) Kort beskrivning: Blockschema av fem moduler med signalflöde från vänster till höger; i övre grenen: ingång ”144 MHz”, bandpassfilter, blandare, bandpassfilter, utgång ”2,4 GHz”; i nedre grenen kristalloscillator ”10 MHz”, PLL med ingång ”Ext. GPSDO” underifrån; PLL förbunden med blandaren underifrån; ingången på blandaren är märkt ”2,256 GHz”.

2) Utförlig beskrivning: Bilden visar ett blockschema av fem moduler, varav tre i den övre grenen och två i den nedre grenen, förbundna med en horisontell linje. Signalflödet går från vänster till höger. Uppe till vänster finns en ingång märkt ”144 MHz”, till höger om den står ett block med tre vågformade linjer, av vilka den övre och den nedre är överstrukna (bandpassfilter). Det följer ett block med ett diagonalt kors (blandare) och ytterligare ett block med tre vågformade linjer, av vilka den övre och den nedre är överstrukna (bandpassfilter). Åt höger leder en linje ut ur blocket till en utgång märkt ”2,4 GHz”. I den nedre grenen finns till vänster ett block med texten ”G”, tre vågformade linjer och en liten rektangel med en linje ovanför och en under (kristalloscillator). Ovanför detta block står ”10 MHz”, nedanför ”TCXO”. Blocket är åt höger förbundet med ett block med texten ”PLL”. Här finns en ingång ”Ext. GPSDO” underifrån. PLL:en är förbunden med blandaren underifrån; ingången på blandaren är märkt ”2,256 GHz”. — Figur UPPGRADERINGS-8.14.3: Konverter för $\qty{13}{\centi\meter}$-bandet

Konvertrar och transvertrar, fördjupning

Omsättare från en frekvens till en annan med frekvensmultiplikatorer
Ligger oscillatorfrekvensen under nyttosignalen kan nyttosignalens högre frekvens blandas direkt till konverterns/transverterns högre utfrekvens
Ligger oscillatorfrekvensen över nyttosignalen inverteras en SSB-signal (USB $\rightarrow$ LSB och LSB $\rightarrow$ USB)

Lösningsgång

givet: $\Delta f_\text{o} = \qty{440}{\mega\hertz} – \qty{30}{\mega\hertz} = \qty{410}{\mega\hertz}$
givet: $\Delta f_\text{u} = \qty{436}{\mega\hertz} – \qty{28}{\mega\hertz} = \qty{408}{\mega\hertz}$
givet: $n = 9$
sökt: $f_{\text{Osc},1}, f_{\text{Osc},2}$

$$f_{\text{Osc},1} = \frac{\Delta f_\text{u}}{n} = \frac{\qty{408}{\mega\hertz}}{9} = \qty{45,333}{\mega\hertz}$$ $$f_{\text{Osc},2} = \frac{\Delta f_\text{o}}{n} = \frac{\qty{410}{\mega\hertz}}{9} = \qty{45,556}{\mega\hertz}$$

Lösningsgång

givet: $\Delta f_\text{o} = \qty{434}{\mega\hertz} – \qty{30}{\mega\hertz} = \qty{404}{\mega\hertz}$
givet: $\Delta f_\text{u} = \qty{430}{\mega\hertz} – \qty{28}{\mega\hertz} = \qty{402}{\mega\hertz}$
givet: $n = 9$
sökt: $f_{\text{Osc},1}, f_{Osc,2}$

$$f_{\text{Osc},1} = \frac{\Delta f_\text{u}}{n} = \frac{\qty{402}{\mega\hertz}}{9} = \qty{44,6667}{\mega\hertz}$$ $$f_{\text{Osc},2} = \frac{\Delta f_\text{o}}{n} = \frac{\qty{404}{\mega\hertz}}{9} = \qty{44,889}{\mega\hertz}$$

Förstärkare

Med transistorer kan man, beroende på kopplingstyp, förstärka alla slags signaler (digitala, LF eller HF).
Utgångseffekten är då större än ingångseffekten.
En spänningskälla behövs.
Vi har redan sett hur det fungerar i kapitlet om transistorer.

Linjäritet betyder: En fördubbling av ingångssignalen måste ge en fördubbling av utsignalen
Avvikelser från linjäritet är oönskade, eftersom de ger frekvenser som inte fanns i originalsignalen.
De uppfattas i LF-området som distorsion och i HF-området som övertoner

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.
1. Sammanfattning: Tredelad grafik med rubrikerna ”Insignal”, ”Förstärkning” och ”Utsignal”, vardera med axlarna ”Amplitud” (vertikalt) och ”t” (horisontellt), som visar till vänster en liten sinuskurva, i mitten en större sinuskurva med två röda horisontella linjer ”Begränsning” och till höger en uppe och nere tillplattad signal.
2. Detaljerad beskrivning:
- Vänster koordinatsystem: Rubrik ”Insignal”. Vertikal axel med pil uppåt: ”Amplitud”. Horisontell axel med pil åt höger: ”t”. Kring nollinjen löper en liten, svagt utpräglad sinuskurva, i flera tunna blå varianter över varandra.
- Mittersta koordinatsystemet: Rubrik ”Förstärkning”. Axlarna åter ”Amplitud” (vertikalt) och ”t” (horisontellt). En stor sinuskurva (svart) svänger över och under nollinjen. Två röda, vågräta linjer ligger symmetriskt ovanför och under nollinjen; bredvid den övre linjen står den röda texten ”Begränsning”. Inuti den svarta kurvan är flera tunna blå sinuskurvor med något lägre amplitud ritade.
- Höger koordinatsystem: Rubrik ”Utsignal”. Axlarna åter ”Amplitud” (vertikalt) och ”t” (horisontellt). Den visade kurvan löper avsnittsvis platt, med horisontella platåer upptill och nedtill på ungefär samma höjd som de tidigare visade röda linjerna; däremellan förbinder sneda övergångar platåerna. Flera tunna blå linjer ligger an mot konturen av den tillplattade kurvan. — Figur UPPGRADERINGS-8.16.1: Ingångssignalen förstärks. Vid begränsning på grund av bristande linjäritet förvrängs utsignalen.

LF-förstärkare används inom amatörradio till exempel för att höja signalen för utmatning i högtalaren

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.
1) Kort sammanfattning: Kopplingsschema med en transistor, förspänningsnät av motstånd, två elektrolytkondensatorer, en kopplingskondensator vid ingången ”E” och en högtalare mellan en knutpunkt och matningsskenan märkt ”+”.
2) Detaljerad beskrivning: Till höger är två vågräta matningsskenor ritade: överst med ”+”, nederst med ”-”, vardera med en öppen cirkel som anslutning. Förbindelsepunkter visas som svarta punkter. Till vänster finns ingången ”E”, som via en seriekopplad kondensator ”1 µF” leder till en knutpunkt. Från denna knutpunkt utgår två motstånd: uppåt ett ”47 kΩ” till den övre matningsledaren, nedåt ett ”10 kΩ” till den nedre matningsledaren. I mitten står en transistorsymbol i en cirkel; den vänstra anslutningen (basen) är förbunden med den nämnda knutpunkten, den övre anslutningen leder uppåt till en högtalarsymbol som går vidare till den övre matningsledaren, och den nedre anslutningen (emitter med pil) leder nedåt till en knutpunkt. Från denna nedre transistorknutpunkt går ett motstånd ”120 Ω” nedåt till ”-”-ledaren; parallellt med det är till höger en elektrolytkondensator ”4,7 µF” ritad, vars övre anslutning är markerad med ”+” och ligger på den nedre transistorknutpunkten, den nedre anslutningen är förbunden med ”-”-ledaren. Uppe till vänster syns dessutom en elektrolytkondensator ”10 µF”; dess övre anslutning med ”+” ligger på den övre matningsledaren, den nedre anslutningen leder nedåt och slutar vid ett kort tvärstreck. — Figur UPPGRADERINGS-8.16.2: Kopplingsschema för en LF-förstärkare

Förstärkare finns också vid förstärkning av mikrofonsignalen
Förstärkning i området cirka $\qtyrange{300}{3000}{\hertz}$
Bandbredden är $\qty{2,7}{\kilo\hertz}$ eller mindre

1) Kort beskrivning: Diagram med en horisontell axel ”f/kHz” och en vertikal axel ”U_A”. En kurva börjar till vänster på nolllinjen, stiger brant, övergår sedan i en horisontell del innan den åter sjunker brant till nolllinjen; vertikala streckade linjer genom de punkter där kurvans riktning ändras; på nolllinjen märkta ”0,3” och ”3,0”.

2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en horisontell axel märkt ”f/kHz” och en vertikal axel märkt ”U_A”. En kurva börjar till vänster på nolllinjen, stiger brant, övergår sedan i en horisontell del innan den åter sjunker brant till nolllinjen. Genom de punkter där kurvans riktning ändras går vertikala streckade linjer. Deras skärningspunkter med nolllinjen är märkta ”0,3” respektive ”3,0”. — Figur UPPGRADERINGS-8.16.3: Typisk frekvenskurva för en mikrofonförstärkare inom amatörradio

En sändares strömtillförsel bör förutom stabilitet också ha ett bra skydd mot inströmning av HF
Därmed förhindrar man att högfrekvens strömmar in i elnätet
Mer om detta i avsnittet Oönskad utstrålning i kapitlet Sändare

Kollektorkoppling

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rätvinklig ledningsdragning, med två parallella horisontella ledare och en NPN-transistor i mitten; dess bas är åt vänster ansluten via en kondensator till anslutningspunkten ”E” samt via var sitt motstånd till den övre och den nedre horisontella ledaren; den övre ledaren är åt vänster ansluten till jord via en kondensator; kollektorn är ansluten till den övre ledaren; emittern är ansluten till den nedre ledaren via ett motstånd samt åt höger via en kondensator till anslutningspunkten ”A”; den övre ledarens högra ände är märkt ”+”, den nedre, med jord förbundna ledarens högra ände är märkt ”–”.

2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller två parallella horisontella ledare och en NPN-transistor i mitten. Dess bas är åt vänster ansluten via en kondensator till en anslutningspunkt ”E” samt via var sitt motstånd till den övre och den nedre horisontella ledaren. Den övre ledaren är åt vänster ansluten till jord via en kondensator. Kollektorn är ansluten till den övre ledaren. Emittern är ansluten till den nedre ledaren via ett motstånd samt åt höger via en kondensator till en anslutningspunkt ”A”. Den övre ledarens högra ände är märkt ”+”, den nedre, med jord förbundna ledarens högra ände är märkt ”–”. — Figur UPPGRADERINGS-8.17.1: Förstärkare i kollektorkoppling med bipolär transistor

Förstärkarkopplingar med bipolära transistorer namnges efter den anslutning som in- och utsignalen båda flyter genom
Eller tvärtom: Den anslutning där varken ingången eller utgången är direkt ansluten

Ingångssignal: Källa $\rightarrow$ bas $\rightarrow$ kollektor $\rightarrow$ matningsspänning $\rightarrow$ källa
Utsignal: Kollektor $\rightarrow$ last $\rightarrow$ matningsspänning $\rightarrow$ kollektor

Transistorn behöver en definierad arbetspunkt (BIAS)
Fastställs av spänningsdelaren vid basen

Emittermotståndet ger en spänning när ström flyter genom transistorn.
Strömmen flyter från emittern genom motståndet till jord.
Ju mer ström som flyter, desto högre blir spänningen på emittern.

Emitterspänningen bromsar strömflödet och förhindrar kraftiga variationer.
Temperaturförändringar påverkar transistorn mindre.
$\rightarrow$ Transistorn förblir pålitlig och arbetar jämnt.

In- och utkoppling av signalerna vid bas och emitter via kopplingskondensatorer
Håller likspänningskomponenter borta från förstärkarsteget
Arbetspunkten stabiliseras

Avkopplingskondensatorn i matningsspänningen leder oönskade HF- och LF-signaler till jord
Återkopplingseffekter i steget och på matningsspänningen undviks
Kollektorn läggs på jord $\rightarrow$ utgången har samma potential som ingången

Fasförskjutningen är $\qty{0}{\degree}$
Ingångsimpedansen relativt hög
$\rightarrow$ Spänningsförstärkning cirka $\num{0,9}$ till $\num{0,98}$ (alltid något under $1$)
Utgångsimpedansen mycket låg jämfört med ingångsimpedansen

Buffertsteg

Används ofta som buffertsteg mellan oscillator och övriga kretsdelar
Belastar oscillatorn högohmigt
$\rightarrow$ Mindre ström från oscillatorn
$\rightarrow$ Frikoppling
$\rightarrow$ Bättre frekvensstabilisering av oscillatorn

Emitterkoppling

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rätvinklig ledningsdragning, med två parallella horisontella ledare och en transistor i mitten; dess bas är åt vänster ansluten via en kondensator till anslutningspunkten ”E” samt via var sitt motstånd till den övre och den nedre horisontella ledaren; den övre ledaren är åt vänster ansluten till jord via en kondensator; kollektorn är ansluten till den övre ledaren via ett motstånd och åt höger via en kondensator till anslutningspunkten ”A”; emittern är ansluten till den nedre ledaren via ett motstånd och en parallellkopplad kondensator; den övre ledarens högra ände är märkt ”+”, den nedre, med jord förbundna ledarens högra ände är märkt ”–”.

2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller två parallella horisontella ledare och en transistor i mitten. Dess bas är åt vänster ansluten via en kondensator till en anslutningspunkt ”E” samt via var sitt motstånd till den övre och den nedre horisontella ledaren. Den övre ledaren är åt vänster ansluten till jord via en kondensator. Kollektorn är ansluten till den övre ledaren via ett motstånd och åt höger via en kondensator till en anslutningspunkt ”A”. Emittern är ansluten till den nedre ledaren via ett motstånd och en parallellkopplad kondensator. Den övre ledarens högra ände är märkt ”+”, den nedre, med jord förbundna ledarens högra ände är märkt ”–”. — Figur UPPGRADERINGS-8.18.1: Bipolär transistor i emitterkoppling

Ingångssignal: Källa $\rightarrow$ bas $\rightarrow$ emitter $\rightarrow$ jord $\rightarrow$ källa
Utsignal: Kollektor $\rightarrow$ last $\rightarrow$ matningsspänning $\rightarrow$ jord $\rightarrow$ emitter $\rightarrow$ kollektor

Arbetspunkten (BIAS) ställs in med spänningsdelaren vid basen

Kollektormotståndet omvandlar kollektorströmmen till en spänning
Kollektorströmmen flyter in i emitterströmmen
Emittermotståndet ger spänningsfall och höjer emitterpotentialen
Termiska ändringar av kollektorströmmen kompenseras automatiskt

In- och utkoppling via kopplingskondensatorer
Håller likspänningskomponenter borta från arbetspunkten

Avkopplingskondensatorn leder oönskade HF- och LF-signaler från matningsspänningen till jord
Fasförskjutning mellan in- och utsignal: $\qty{180}{\degree}$

1) Kort beskrivning: övre delen: kopplingsschema med rätvinkliga ledningsdragningar och tre parallella horisontella ledare; de två nedre ledarna har vardera en anslutningspunkt till vänster (på den mellersta märkt ”E”) och är förbundna med varandra via ett vertikalt ritat motstånd; i den mellersta ledaren följer till höger ett ytterligare motstånd med förbindelse till basen på en NPN-transistor; från kollektorn en avgrening åt höger med en anslutningspunkt; uppåt är den förbunden med den övre horisontella ledaren via ett motstånd; anslutningspunkt åt höger, märkt ”+10 V”; åt vänster förbunden med jord via en kondensator; emittern är förbunden med den nedre horisontella ledaren; anslutningspunkt åt höger, märkt ”0 V”; till vänster en vertikal pil ”U_E” mellan ”E” och den nedre horisontella ledaren; till höger en vertikal pil ”U_A” mellan kollektorn och den nedre horisontella ledaren; nedre delen: diagram med en horisontell axel ”t” och en vertikal axel ”U_E” med en markering och en horisontell linje vid 0,6 V; sinuskurva runt nolllinjen med maxima något över 0,6 V.

2) Utförlig beskrivning: Bilden består av två delar. Upptill finns ett kopplingsschema med rätvinkliga ledningsdragningar och tre parallella horisontella ledare: de två nedre ledarna har vardera en anslutningspunkt till vänster (på den mellersta märkt ”E”) och är förbundna med varandra via ett vertikalt ritat motstånd. I den mellersta ledaren följer åt höger ytterligare ett motstånd med förbindelse till basen på en NPN-transistor. Från kollektorn finns en avgrening åt höger med en omärkt anslutningspunkt. Uppåt är kollektorn förbunden med den övre horisontella ledaren via ett motstånd. Här finns till höger en anslutningspunkt som är märkt ”+10 V”. Åt vänster går en förbindelse via en kondensator till jord. Emittern är förbunden med den nedre horisontella ledaren. Här finns till höger en anslutningspunkt som är märkt ”0 V”. I schemats vänstra del är en vertikal pil märkt ”U_E” ritad mellan ”E” och den nedre horisontella ledaren. I den högra delen står en vertikal pil ”U_A” mellan kollektorn och den nedre horisontella ledaren. Nedtill finns ett diagram med en horisontell axel ”t” och en vertikal axel ”U_E” med en markering vid 0,6 V. På höjd med markeringen går en horisontell linje över hela bredden. Diagrammet innehåller en sinuskurva runt nolllinjen med maxima något över 0,6 V. — Figur UPPGRADERINGS-8.18.2: Bipolär transistor i emitterkoppling utan arbetspunktsförinställning

BIAS-spänningsdelaren saknas
Styrningen sker bara med den tillförda signalen
Bas-emitter-sträckan leder först när cirka $\qty{0,5}{\volt}$ överskrids
Vid överskridande flyter en kollektorström
Spänningsfall på utgången

Spänningsförstärkning cirka $100\dots 300$
Tas emitterkondensatorn bort $\rightarrow$ förstärkningsfaktorn sjunker betydligt
Förstärkningsfaktorn definieras då bara av förhållandet mellan kollektor- och emittermotstånd

Förstärkarens verkningsgrad

Förhållandet mellan utgångseffekt och tillförd likströmseffekt
Högst $1$ respektive $\qty{100}{\percent}$

Lösningsgång

givet: $U = \qty{12,5}{\volt}$
givet: $I = \qty{16}{\ampere}$
givet: $P_\text{ut} = \qty{90}{\watt}$
sökt: $\eta$

$$P_\text{in} = U \cdot I = \qty{12,5}{\volt} \cdot \qty{16}{\ampere} = \qty{200}{\watt}$$

$$\eta = \frac{P_\text{ut}}{P_\text{in}} = \frac{\qty{90}{\watt}}{\qty{200}{\watt}} = \qty{45}{\percent}$$

Lösningsgång

givet: $P_\text{ut} = \qty{10}{\watt}$
givet: $P_\text{in} = \qty{25}{\watt}$
sökt: $\eta$

$$\eta = \frac{P_\text{ut}}{P_\text{in}} = \frac{\qty{10}{\watt}}{\qty{25}{\watt}} = \qty{40}{\percent}$$

Förstärkarklasser

Förstärkarklass A: Kan förstärka hela signalen
Förstärkarklass B: Halva signalen förstärks bra
Förstärkarklass A/B: Kombination av A och B med förstärkning av något mer än halva signalen
Förstärkarklass C: Mindre än halva signalen förstärks bra

Förstärkarklasserna bestäms av valet av arbetspunkt

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Kort sammanfattning: Diagram med koordinatsystem där en linje bestående av två avsnitt stiger från x‑axeln och visar punkterna ”AP_1”, ”AP_2”, ”AP_3”, ”AP_4” samt en markering ”I_Cmax”.

Detaljerad beskrivning: Koordinatsystemet har en uppåtriktad y‑axel märkt ”I_C” och en åt höger riktad x‑axel märkt ”U_BE”. På x‑axeln nere till vänster står en öppen cirkel märkt ”AP_1”. Därifrån löper en vågrät linje längs x‑axeln till ytterligare en öppen cirkel märkt ”AP_2”. Från ”AP_2” stiger en rak linje snett uppåt åt höger. På denna stigande linje ligger två öppna cirklar märkta ”AP_3” (längre ned) och ”AP_4” (längre upp). Nära den stigande linjens övre ände är ett kort streck draget tvärs över, bredvid vilket ”I_Cmax” står. Inga talvärden eller skalstreck är ritade på axlarna. — Figur UPPGRADERINGS-8.20.1: Karakteristik för en transistor med arbetspunkter

Transistorkarakteristiken visar sambandet mellan ingångssignal och utsignal
Bas-emitter- eller gate-source-spänning och kollektor- eller drainström
I linjära områden är ändringen proportionell
Andra områden är olinjära

Arbetspunkt

Optimal drift vid optimalt val av arbetspunkt på karakteristiken
Arbetspunkten fastställs av förspänningen på bas eller gate
Förstärkningen verkar då kring den önskade arbetspunkten

Vilström

Vilströmmen följer av valet av arbetspunkt
Flyter även utan ingångssignal
Påverkar förstärkarens effektivitet
Ökar den termiska förlusteffekten
Minskar verkningsgraden

AP1

C-drift
utan förspänning
Vilström noll
Verkningsgrad cirka $\qtyrange{80}{87}{\percent}$
högt övertonsinnehåll

AP2

B-drift
Låg förspänning tills kollektorströmmen sätter in
Vilström nästan noll (låg)
Verkningsgrad upp till $\qty{80}{\percent}$
litet övertonsinnehåll

AP3

A/B-drift
Högre förspänning än vid B-drift men lägre än vid A-drift
Vilström större än vid B-drift men betydligt mindre än vid A-drift
Verkningsgrad mellan $\qty{50}{\percent}$ och $\qty{80}{\percent}$
litet övertonsinnehåll

AP4

A-drift
Förspänningen vald så att vilströmmen når cirka $\qty{50}{\percent}$ av maximalt tillåtet värde
Verkningsgrad cirka $\qty{40}{\percent}$
mycket litet övertonsinnehåll

Utgångseffekt

Känner man arbetspunkten är verkningsgraden känd
Räkna ut likströmseffekten
Utgångseffekten är produkten av likströmseffekt och verkningsgrad

Lösningsgång

givet: $U=\qty{50}{\volt}$
givet: $I = \qty{2}{\ampere}$
givet: $\eta_\text{A} \approx \qty{40}{\percent}$
sökt: $P_\text{ut}$

$$P_\text{in} = U \cdot I = \qty{50}{\volt} \cdot \qty{2}{\ampere} = \qty{100}{\watt}$$

$$\eta_\text{A} = \frac{P_\text{ut}}{P_\text{in}} \Rightarrow P_\text{ut} = \eta_\text{A} \cdot P_\text{in} = 0,4 \cdot \qty{100}{\watt} = \qty{40}{\watt}$$

Lösningsgång

givet: $U=\qty{50}{\volt}$
givet: $I = \qty{2}{\ampere}$
givet: $\eta_\text{C} \approx \qty{85}{\percent}$
sökt: $P_\text{ut}$

$$P_\text{in} = U \cdot I = \qty{50}{\volt} \cdot \qty{2}{\ampere} = \qty{100}{\watt}$$

$$\eta_\text{C} = \frac{P_\text{ut}}{P_\text{in}} \Rightarrow P_\text{ut} = \eta_\text{C} \cdot P_\text{in} = 0,85 \cdot \qty{100}{\watt} = \qty{85}{\watt}$$

SSB-drift

Linjär förstärkning behövs
Förstärkning i A-, A/B- eller B-drift
Vid översteg blir signalen förvrängd $\rightarrow$ splatter på intilliggande frekvenser

C-drift

Olinjär arbetspunkt alstrar övertoner
Måste därefter undertryckas genom filtrering
Skärmning med metallhölje

Linjärförstärkare

Avbildar ingångssignalen linjärt på utsignalen
Dock förstorad med förstärkningsfaktorn
Ingen distorsion förekommer
Behövs för moduleringsarter som överför informationen i amplitud eller fas (SSB, AM, QAM, QPSK, PSK, ...)

Självsvängning i förstärkare

Självsvängningar uppstår när effekt inom stegen eller från utgången förs tillbaka till en förstärkares ingång
Frikoppla in- och utgångskretsar så väl som möjligt från varandra
Skärma de enskilda stegen väl
Ju högre förstärkningsfaktor, desto mer självsvängning och återkoppling uppstår

Begränsning av bandbredd

Vid analoga moduleringsmetoder beror den upptagna bandbredden på den högsta moduleringsfrekvensen hos den pålagda signalen
För att hålla sändsignalens bandbredd måste LF-moduleringsfrekvensen begränsas
Till exempel lågpassfilter eller bandpassfilter i mikrofonförstärkaren