Gegentaktendstufen mit NE592 als Treiber

Der Übertrager T1 bewirkt eine impedanzrichtige Anpassung und eine galvanische Trennung zwischen VFO und Breitbandverstärker. +6V über 4,7 kOhm Widerstand ergibt den DC-Arbeitspunkt für die Eingänge des NE592. Ein Spannungsteiler mit 2 x 4,7 kOhm zwischen +12 V und GND angeordnet, würde den gleichen Zweck erfüllen (siehe ZF-Verstärker). Versuche haben ergeben, dass ein 1 nF Kondensator als Z-Element, bei niedrigen Frequenzen, eine bessere Symetrie des Ausgangssignals herstellt, als ein Widerstand.
Am Differenzausgang steht eine Spannung von 8 Vss bei Ra=1 kOhm zur Verfügung. Die sich daraus ergebende Leistung von 8 mW reicht gerade zur Ansteuerung einer kleinen Gegentaktendstufe aus. Das PNP-Transistorpaar 2N3906 erzeugt durch den AB-Arbeitpunkt und dem auf die Sendefrequenz abgestimmten Ausgangskeis einen optisch sauberen Sinus. Vorteilhaft am Gegentaktprinzip ist, dass die geradzahligen Oberwellen 2f, 4f usw. stark unterdrückt werden. Der Aufwand zur Dämpfung der ungradzahligen Oberwelle 3f, 5f usw. ist, falls überhaupt notwendig, relativ gering. T2 ist ein T44-2 Ringkern mit 2 x 5 Windungen (bifilar) primär und 5 Windungen sekundär. Der Wert von C1 beträgt bei fr=10 MHz ca. 270 pF (220 pF + 90 pF Trimmer parallel)

Abb. 1: Schaltplan der Gegentaktendstufe
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Der abgestimmte Ausgangskreis mag keine grössere kapazive oder induktive Last; er wird dadurch verstimmt. Auf einen nachgeschalteten Antennentuner zur L/C-Kompensation sollte man daher nicht verzichten. Ein Breitbandübertrager ist da aufgrund der sehr geringeren Güte unempfindlicher. Für diese Variante ist ein PI-Filter zur Unterdrückung von Oberwellen unverzichtbar. Versuche mit einem Parallelschwingkreis mit kleinem L/C-Verhältnis (mit geringere Güte) ergaben einen akzeptablen Kompromiss.

Tab. 1: Ausgangsleistung an R=50 Ohm

f [MHz] Ua [Vss] Ub [V] Ib [A] Pout [W] n [%]
4 25 13,8 0,20 1,56 56
6 0,18 63
8 0,17 66
10 0,15 75
12 0,15 75
14 0,15 75
18 24 0,15 1,45 72
22 0,15 72

Die aktuellen Messungen (Stand 1.1.2000) wurden mit einem 60 MHz Oszilloskop (zuvor 15 MHz) ausgeführt. Die ermittelten Werte ergaben jetzt eine realistische Ausgangsleistung bzw. Wirkungsgrad bei Frequenzen größer als 4 MHz. Sorry, aber wer viel misst, misst manchmal auch Mist. Die Sendeleistung lässt sich durch Einfügen eines 220 Ohm Poti die gemeinsame Emitterleitung kontinuierlich bis auf 20 mW reduziert. Die Endstufe arbeitet in allen Stellungen des Potentiometers stabil.

Das nachstehende Bild zeigt eine Ansteuervariante für hohe Frequenzen. Diesmal ist die Basis der Eingangs-Transistoren im NE592 HF-mässig geerdet und das zu verstärkende Signal liegt symetrisch an den beiden Emittern. Aufgrund des geringen Eingangswiderstandes des Basisschaltung reichen eine bzw. zwei Windungen auf der Sekundärseite des Breitbandübertragers T1 zur Abnahme der Steuerleistung aus. Mit der Ausgangsschaltung von Abbildung 1 bringt die Schaltung ca. 1,5 Watt bei 24 MHz und 13,8 V Versorgungsspannung. Der Wirkungsgrad liegt bei 70 %.

Abb. 2: Ansteuerung in Basisschaltung
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Aufgrund der relativ hochohmigen Eingänge kann der NE592 mit seinem Differenzeingang auch direkt an den auf die Sendefrequenz abgestimmten Parallelschwingkreis L/C angeschlossen werden. Mit Z=1 kOhm hat der OP eine definierte Verstärkung von ca. 100-fach. 1 kOhm ist ein guter Kompromiss in bezug auf die Verstärkung und den Eingangswiderstand. Kleinere Werte ergeben zwar eine höhere Verstärkung, aber auch einen kleineren Eingangswiderstand und damit eine stärkere Belastung des Parallelschwingkreises.

Abb. 3: Ankopplung an den Mischer NE 612
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5 W Endstufe mit BS250 als Treiber

Zwei P-Kanal Mosfets vom Typ BS250 anstelle der beiden PNP Transistoren und ein Breitbandübertrager anstelle des Schwingkreises sind einen Versuch wert. Der 10 Ohm Emitterwiderstand, der Schwingkeiskondensator C1 und die 10 uH Drossel aus dem ersten Beitrag können bei der Verwendung der FET's entfallen. Bis zum Übertrager T2 besteht der Sender dann nur noch aus ca. 8 Bauteilen. Die an diesem Punkt verfügbare Leistung von ca. einem Watt kann man über einen Tiefpass direkt auf die Antennen geben oder aber zur Ansteuerung eines HF-Leistungstransistors benutzen. Mit einem SC2078 und dem 1:4 Übertrager T3 erhält man je nach Frequenz ca. 4 ... 6 W Output bei 0,5 ... 0,75 A Stromaufnahme. Bei hohen Frequenzen bringen die bipolaren Transistoren 2N3906 mehr Leistung als die beiden MOS-FET's, was für die Ansteuerung des nachgeschalteten SC2078 jedoch ohne Bedeutung ist.

Abb. 1: MOS-FET's und Leistungstransistor
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Gegentaktendstufe mit einem Transistor-Array

Mit den fünf Transistoren in dem Transistor Array CA3083 und einigen zusätzlichen passiven Bauteilen kann man problemlos eine kleine Gegentakt-Endstufe aufbauen. Zur Leistungserhöhung sind je zwei Transistoren (Q2 +Q3, Q4 + Q5) parallel geschaltet. Die üblichen Emitterwiderstände zur Symetrierung der Kollektorströme fehlen hier, da die Transistoren in dem Array schon von Hause aus nahezu identische Daten besitzen. Der Fortfall der Emitterwiderstände wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad aus. Der erste Transistor Q1 ist als Diode geschaltetet und übernimmt die Arbeitspunkteinstellung. Da er sich im gleichen Gehäuse befindet, hat er eine hervorragende termische Kopplung zu den vier Endstufen-Transistoren. Bei der im Betrieb unvermeidbaren Temperaturerhöhung wird die Vorspannung entsprechend reduziert und damit ein "Weglaufen" des Kollektorstromes verhindert. Der Ruhestrom durch Q2 .... Q5 sollte in Summe ca. 25 mA betragen. Er kann, falls notwendig, durch einen von 2,2 KOhm abweichenden Widerstand auf diesen Wert eingestellt werden. Die Gegentaktschaltung erzeugt durch den AB-Betrieb und dem auf 7 Mhz abgestimmten Ausgangskeis einen optisch sauberen Sinus. Bei 12 V Versorgungsspannung und einer Stromaufnahme von 200 mA liefert die Endstufe ca. 1,5 Watt HF-Energie an 50 Ohm. T1 ist ein FT37-43 Ferritkern mit 3 x 3 Windungen (trifilar) und T2 ein T44-2 Eisenkern mit 3 x 8 Windungen (trifilar). Für Dr wurde eine UKW-Drossel mit einem 6-Loch Kern verwendet.

Abb. 1: Schaltplan der Gegentaktendstufe
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Das folgende Foto zeigt einen fliegenden Aufbau auf einem kleinen Platinenstück. Das Array liegt dabei mit seiner Unterseite direkt auf der Platine auf. Für diese Montageart muss man zuerst alle Pins vorsichtig in der vollen Länge um 90° hochbiegen. Nun das Array mit etwas Wärmeleitpaste bestreichen, auf die Kupferschicht der Platine legen, alle Emitterpins nach unten biegen und festlöten. Diese Befestigung bewirkt eine perfekte Masseanbindung und eine optimale Kühlung des Arrays. Wer noch etwas Gutes tuen will, kann zusätzlich einen kleinen Rippenkühlkörper auf das Array setzen.

Abb. 2: Fliegender Aufbau

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Versuche mit mehr Steuerleistung und 13,8 V Versorgungsspannung ergaben einen Output von 2,7 Watt. Der Betrieb mit dieser Leistung ist mit Rücksicht auf die Zuverlässigkeit der Endstufe nicht zu empfehlen. Die Transistoren arbeiten an ihrer Leistungsgrenze. Weiterhin verschlechterte sich die Linearität ab 1,5 W aufgrund der dan