(SK) PAØKSB's VFO Stabilisator getest en toegepast

 Schema's opnieuw getekend, een ontwerp van een gaatjesprint toegevoegd, de tekst aangevuld met de stabilisator in ON6AB's FT-707.

INLEIDING

Een uitkomst voor de zelfbouwer is de VFO stabilisator van wijlen Klaas PA0KSB. Het ontwerp is ook wel bekend als Bijsloffer en Huff and Puff stabiliser. Overjarige transceivers met vrijlopende VFO’s uit de zes en zeventiger jaren zijn daarmee goed te stabiliseren. Voormalige C amateurs, die nu op HF banden werken met zulke oude getrouwen, kunnen dat ook gebruiken.

Meer dan een kwart eeuw geleden verscheen het eerste ontwerp van de bijsloffer. Destijds werd dat systeem door mij als experiment in een Yaesu FT-7 gebouwd. Dat was een wonder en openbaring, want de los lopende VFO werd kristalstabiel.

PAØKSB’s laatste en gemoderniseerde versie werd onder andere in Electron van december 96 gepubliceerd.

PA0CMU maakte later een printontwerp en deed mij een aantal cadeau. Dat was een aanzet om weer uitgebreid met het nieuwe ontwerp van PAØKSB aan de gang te gaan. Gedurende de daarop volgende experimenten onderging de schakeling geleidelijk een aantal wijzigingen (zie schema).

WERKING

In beknopte en vereenvoudigde vorm is de werking als volgt: een meervoudig gedeeld VFO signaal wordt met een vaste frequentie in een mixer digitaal gemengd. De eruit komende blokspanning wordt gelijkgericht, naar een bufferversterker gebracht en dan vergeleken met een nog meer gedeeld en gelijkgericht VFO signaal. Een onbalans wordt in een CA3140 versterkt en als gelijkspanning naar een varicap diode gestuurd. De verandering van frequentie wordt daardoor tot een paar Hertz beperkt.

Een op zich instabiele oscillator wordt niet beter, maar het langzame kruipen wordt tegengegaan. Als men aan de VFO draait gebeurt er niets. Pas als men stopt zoekt de stabilisator in stapjes van ongeveer 4 – 16 Hz het dichtstbijzijnde referentiepunt op. Het een en ander is afhankelijk van deeltallen, VFO en oscillatorfrequentie. Voor meer snufjes, gedetailleerde informatie over de werking van het systeem en de berekening van de deeltallen, mag ik verwijzen naar het originele artikel.

KRISTAL OSCILLATOR

De kristaloscillator was een overtone type met een afgestemde kring in de collector. De instelling en de sturing naar 74HC74 bleken nogal kritisch te zijn. Misschien ook omdat hier al jaren onderdelen gerecykeld worden van afgedankte consumenten elektronica. Toen de andere helft van een 74HC74 gebruikt werd om de overtone oscillator door twee te delen, was het probleem opgelost (door de blokspanning uit de deler). Deze extra deling is in dit ontwerp niet aangebracht omdat het met de volgende oscillator niet nodig was.

Minder problemen heeft men («fig) met het plaatsen van een kant en klare oscillator. DIL typen van 12 – 48 MHz komen veel in oude moederborden voor. Zo’n blokje is gemakkelijk, stabiel, ruimtebesparend en eenvoudig te monteren. Controleer tijdig of onder en boven harmonischen geen piepjes in de middenfrequent versterker veroorzaken. Als alles ingeblikt is, blijkt het toch moeilijk om MF straling te voorkomen. Kies eventueel een andere kristaloscillator. Van boven af gezien is de stip, afgeplatte of spitse hoek de aansluiting 1 (pin "1"), (denkbeeldige) pin "7" is aarde, pin "8" de uitgang en pin "14" is +5 V. Let op; de in deze schakeling geteste typen van 24 – 66 MHz gaven niet allemaal dezelfde output bij 5 V. De laagste spanning was net onder 1 V top-top en het hoogste niveau was 4 V top-top. Als de mixer niet goed werkt, kan het zijn dat de oscillator te weinig HF spanning afgeeft.

VOORVERSTERKER

Een eenvoudige voorversterker met een BC547 (fig») was nodig omdat sommige VFO’s net niet genoeg signaal gaven om de eerste, van een print uitgesoldeerde deler, MC14060BCP te sturen. Dat kan vastgesteld worden door op pin 6 een scoop aan te sluiten. Een brede band van ongeveer 4 V top-top moet te zien zijn. Ook de pinnen 14 en 15 van de tweede deler zijn zo te testen op de goede werking van dat IC. Een voorversterker werkt daarbij ook als scheidingstrap of buffer achter een VFO. Kies eventueel, in plaats van een 220 k weerstand, een andere waarde zodat de collectorspanning 2.5 V wordt.

DELERS

PA0KSB beschrijft uitgebreid de relatie tussen het delen, VFO en oscillatorfrequentie. In de praktijk bleken VFO’s van 5 – 9 MHz goed te stabiliseren met oscillators van 28 – 66 MHz zonder de getekende deelinstelling te veranderen. In mijn huidige 5 MHz PTO zit een 66 MHz oscillator die gekocht werd tijdens een vlooienmarkt op bij een Dag van de Amateur. Hoe hoger de frequentie hoe dichter de referentie c.q. stabilisatie punten bij elkaar komen. Volg de berekening in het artikel van Klaas als u wilt dat de stabilisatiepunten optimaal worden.

MIXER

Als de delers en de kristaloscillator voldoende signaal afgeven, is dat op pinnen 5 en 6 van de 74HC74 mengtrap te zien. De scoop laat dan een breed beeld zien met boven en onder onderbroken schuine strepen. Dat zijn enigszins vertekende blokvormen.

BUFFER VERSTERKER

Op pin 3 van CA3140 («fig) staat de halve voedingsspanning. Als de spanning op pin 2 daarvan afwijkt versterkt de operationele versterker de verandering. De 2.2 μF condensator (pin 2 en 6) wordt opgeladen en verliest slechts langzaam zijn lading door de hoge ingangsimpedantie van de versterker en de twee 4.7 MΩ weerstanden. Als er erg veel aan de VFO gedraaid wordt, gaat de spanning op pin 6 steeds meer afwijken van de halve voedingsspanning. De VFO blijft echter gestabiliseerd.

Er is in mijn gewijzigde ontwerp een extra 10 kΩ weerstand van pin 6 naar aarde toegevoegd. De 2.2 μF condensator behoudt vrij lang zijn lading als de set tijdens experimenten veelvuldig aan en uitgeschakeld wordt. De weerstand versnelt de ontlading. In bedrijf moet de schakeling dan meer zijn best doen om de spanning voor de varicap diode constant te houden en dat verbetert (volgens mij) de stabiliserende werking.

RESET

 

Als men veelvuldig van frequentie verandert, dan schuift de regelspanning naar de VFO steeds meer omhoog of omlaag en loopt u de kans dat de stabilisatie uit zijn bereik raakt. Met een voedingspanning van 8 V werkt de bijsloffer niet meer goed als de spanning op pin 6 lager is dan 2 V of hoger is dan 6 V. Daarom kan met een reset drukknop (fig») een relais bekrachtigd worden zodat de 2.2 μF condensator via 10 kΩ ontladen wordt en de halve voedingsspanning terugkeert. Het relais werd bij mij toegepast om een knop van een transceiver een dubbele functie toe te kennen. U kan eventueel het relais weg laten (fig») en het resetten alleen met een drukknop doen. Bij het ontwerp van de volgende gaatjesprint is het relais weggelaten.

VFO

Meestal kan men de werking van het systeem testen, door met afgeschakelde RIT de regelspanning van de bijsloffer op de varicapdiode van de RIT te zetten. Als de stabilisatie dan werkt en de RIT is niet nodig, kan men het zo laten.

Wanneer men een RIT wenst te behouden, dan moet in een VFO of PTO (VFO met permeabiliteitafstemming) een varicap diode (fig») bijgeplaatst worden. Omdat deze diode vrijwel parallel staat aan de andere componenten van het RIT systeem, wordt het bereik daarvan wordt kleiner als hij ingeschakeld wordt. De getekende extra componenten van de tekening deden het goed in de oscillatoren van Yaesu FT-7, FTdx401, Ten Tec Corsair II en een eigenbouw 5 MHz VFO. Vaak werkt het ook door de componenten van een RIT te dupliceren en ernaast in de VFO te monteren.

BOUW

Dit is een gedeelte van de gaatjesprint in een FT-707. In het ontwerp hiernaast (fig») is de onderste rode condensator meer naar de rand verschoven.

Dit is de componentzijde met zwarte draden als doorverbinding. De grijze draden komen aan de koperzijde. De zwarte stippen op de draden zijn doorverbindingen met de koperbanen aan de onderzijde. Vergeet niet om de koperbanen te onderbreken zoals dat is getekend onder de IC's.

ON6AB heeft deze stabilisator in een FT-707 gebouwd en hij vond het resultaat opmerkelijk. De componenten werden op gaatjesprint gemonteerd waarvan de afmetingen gekozen waren op de beschikbare plaats in zijn transceiver. Het printontwerp heb ik voor algemeen gebruik met een paar wijzigingen aangepast en overgetekend. Wij beiden claimen niet dat het perfecte printontwerpen zijn, maar het kan u tijd besparen als u bij voorbeeld eerst wil experimenteren.

PA0CMU's printje en mijn vorige stabilisator, maar met voorversterker en relais. Hier werd nog een ± 52 MHz overtone kristal oscillator gebruikt.

Een door PA0CMU ontworpen en opgebouwde printje met alle componenten.

 

PACMU's printontwerp.

 

 

 

Een echt printontwerp (fig») werd door PAØCMU gemaakt. Met enige handigheid is dat 5.5 × 6.5 cm printje voor het door mij gewijzigde ontwerp te gebruiken. Pin 3 van CA3140 komt op de halve voedingsspanning.

Print, foto's en meer informatie zijn te downloaden van Carel’s site:

http://members.ziggo.nl/cmulder/

 

 

 

TOEPASSEN

Er volgen nu voorbeelden van apparaten die uitgerust werden met de stabilisator.

ON6AB's HUFF AND PUFF FOR THE FT-707

 

De complete bouwbeschrijving in PDF leest u hier ON6AB.

PAØFRI

Op de PAØCMU's print kan de blokoscillator (fig») gemonteerd worden in de ruimte (blauw kader) van de oorspronkelijke overtone oscillator. Ernaast is plaats voor een op zijn kop gelijmd relais. Eventueel moet in de VFO de condensator van 10 – 22 pF tijdelijk vervangen worden door een trimmer om het regelbereik in te stellen.

Blik de stabilisator in met doorvoer condensatoren om ongewenste stoorstraling in de ontvanger te voorkomen. Op de foto is de tijdelijk geopende stabilisator te zien in mijn Ten Tec Corsair II.

 

De stabilisator in een blikken doosje geplaatst en tegen de rechterwand van een Corsair II vastgemaakt.

PAØHRP

Stabilisator door PaØHRP in een Drake R7A aangebracht

PA3HBT

PA3HBT bouwde de stabilisator («fig) in een Yaesu FTdx401 transceiver. Hij rapporteert dat met zijn Yaesu VFO (8.5 – 9.5 MHz) en een 40 MHz oscillator, de beste stabilisatie is verkregen door pin 15 (IC1) te verbinden met pin 11 (IC2). Hij heeft dus de Q10 uitgang van IC1 gekozen. Als vervanger van een 1S145 varicapdiode in de originele VFO kan een NTE614 gebruikt worden.

 

PA3HBT hij heeft ook de stabilisator (ander printontwerp) in een Ten Tec Corsair II gebouwd. Beide transceivers zijn nu net zo stabiel als een moderne set.

OH6CJ's PIC FREQUENTIE TELLER MET STABILISATOR

Een interessant ontwerp voor zijn 5 MHz VFO komt van OH6CJ zie: http://www.qsl.net/om3cph/counter/lcd/contribs/pic_flck.htm

Zelf heb ik het nog niet toegepast, maar het is zo praktisch dat ik niet kon nalaten om schema en printontwerp af te drukken.