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C級プッシュプルアンプ評価基板

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これまでブレッドボードでテストしていた1W/2W/4WクラスのC級プッシュプルアンプを評価する基板を作ってみました.現在,JLCPCBにて製造中. 回路図,KiCADレイアウト画面及び基板予想図です: 普通のPPと2パラPPが評価できるようにしています.ECB配列だけでなくEBC配列にも対応し,8ピンDIP ICソケット(またはピンソケット等)を使えばトランジスタの差替えもできます. 出力トランスは4Wクラス用のクワッドファイラも配置できるようにし,1W/2Wクラス用のトリファイラとはハンダ面でジャンパ線を出力端子と出力GNDとに引くことで切り替える用にしました.【追記】あ゛,クワッドファイラの時の2次側コイル結線はC1のパッドから浮かせないといけませんね.これはちょっと失敗orz 【さらに追記】下記データは修正済みです. なお出力トランス1次側中点のパスコン(0.1μF,2.54mm/5.08mmピッチ両対応)は,ハンダ面から挿入して取り付けます.大きめの表面実装タイプでもよいでしょう. 入出力や電源の端子は,ピンヘッダ(2P)やスズメッキ線(\(\phi\)0.65mmまたは0.8mm)をNo.00のプラスドライバに2回巻いたものを使います(入出力の端子がそれぞれ2つずつあるのは,オシロとスペアナで同時観測するため). JLCPCBにそのまま発注可能なガーバーデータ一式を CC BY-NC-ND 4.0 International で公開します: ダウンロード ←このデータはC1の配置をトランジスタ側に変更したものに差替えています. AR de JH5ESM VA

ブレッドボードで50MHz C級プッシュプルの実験

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手元の信号源(ファンクションジェネレータ)は50MHzまで出力できるので, 昨日のブレッドボード を少し変更して50MHz 1WクラスのC級PPに変更してみました(写真上).トランジスタは PN2222 ,出力トランスはFT-50-43に7回トリファイラです(周波数的には5回巻きでいいのですが, 2W級SEPPの実験 で使用したものを流用).入力トランスは10t:2tバイファイラで昨日と変更していません.トランジスタはECB配列とEBC配列のどちらでもいいように,ブレッドボード上にエミッタのラインを2本用意しました. スペアナ画面 オシロ波形 スペアナの補正値(前置したアッテネータ減衰量等)は20.3dBですので,ブレッドボードでほぼ1W出力されていることになります(@ V CC =12V).50MHzのPA実験でソルダーレスブレッドボードが使えるとは,予想外の結果でした(共振回路は内部電極の寄生容量を考慮しないといけませんが).入力信号レベルは23dBmです.基板実装時はこれとは異なる結果になるかもしれません. 30MHz付近,60MHz付近,90MHz付近等にレベルは小さいですが何か出ています.【2026-04-05修正・追記】 切分け試験をしているわけではないのですが,信号源のスプリアスの可能性があります(あとで確認しておかなくちゃ). 信号源スプリアスでないことが確認できましたので,このアンプの仕業となります.実際,入力信号レベルを変えると派手に発振を始めてしまいました.基板では状況が異なると思いますが,注意が必要です. オシロは帯域が200MHzですので,波形に高次高調波は見えていません.スペアナの方も4次・5次の成分はごく僅かで,6次が少し見えた後,7次以降は存在が分かる程度です.ここには電極間容量の影響があるかもしれません. コレクタ電流は180mAでしたので直流入力は2.16W,RF出力は0.98Wですからコレクタ効率は45%程度と少し悪いです.トランジスタ1本あたりのコレクタ損失は0.59Wとなり,許容損失ギリギリの状態です(PN2222の最大コレクタ損失は625mW). 試しに2パラプッシュにしてみたのですが,逆に...

TTC015B C級プッシュプルアンプ(2W級)の設計とブレッドボードテスト

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SEPPは区切りをつけましたので,TTC015Bを使った2WクラスのC級プッシュプルをテストしてみました.周波数は10.1MHzです. ゼロバイアスでC級動作させるのですが,B級プッシュプルの設計公式に基づいて入出力トランスの巻数比決定に必要なパラメータを確認します. 電源電圧,コレクタ・エミッタ間飽和電圧,出力電力をそれぞれ\(V_\textit{CC}\),\(V_{\textit{CE}\text{sat}}\),\(P_o\)とすると,コレクタ負荷抵抗\(R_L\)は \begin{equation} R_L= \dfrac{(V_\textit{CC} - V_{\textit{CE}\text{sat}})^2}{2P_o} \end{equation} となります. \(V_\textit{CC} = 12\,\text{V}\),\(V_{\textit{CE}\text{sat}} = 2\,\text{V}\),\(P_o = 2\,\text{W}\)の場合,\(R_L = \dfrac{(12 - 2)^2}{2 \times 2} = 25\,\text{Ω}\)となります. コレクタ電流の最大値\(I_{\textit{C}\text{max}}\)は \begin{equation} I_{\textit{C}\text{max}} = \dfrac{V_\textit{CC} - V_{\textit{CE}\text{sat}}}{R_L} \end{equation} となりますので,この場合\(I_{\textit{C}\text{max}} = \dfrac{12 - 2}{25} = 0.4\,\text{A} \)です. コレクタ電流の平均値は,トランジスタ1本あたり\( \overline{I_\textit{C}} =\dfrac{I_{\textit{C}\text{max}}}{\pi} \approx 127.3\,\text{mA} \),プッシュプル全体ではその2倍の\(254.6\,\text{mA}\)となります. トランジスタのエミッタ抵抗\(r_e\)は \begin{equation} r_e = \dfrac{V_T}{\overline{I...

C級SEPPのブレッドボードテスト@3.5MHz

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2W級のC級SEPPアンプのソルダーレスブレッドボードテストを行いましたので,その結果をまとめてみました.デバイスは{TTC015B, TTA008B},{2SC2120×2, 2SA950×2},{2SC2655, 2SA1050}です.2SC2120と2SA950は東芝のオリジナル,2SC2655と2SA1050はUTCのセカンドソースになります. 使用したソルダーレスブレッドボードはEIC-801(1654048010) ,周波数は3.5MHz,電源電圧は12.0Vです.ソルダーレスブレッドボードは内部電極間の寄生容量が大きいので,以下の結果は基板実装時と異なることに注意してご覧ください. 回路図です.TTC015B/TTA008Bで描いていますが,トランジスタは差替えて試験しています. 出力電圧,利得,コレクタ効率(基本波出力/直流入力)です: TTC015B / TTA008B 2SC2120×2 / 2SA950×2 2SC2655 / 2SA1050 いずれも23dBm(200mW)入力で2W級の出力が得られていますが,23dBm入力時の出力とコレクタ効率は{2SC2120×2, 2SA950×2}が最も良好です. 基本波,第2高調波,第3高調波の特性です: TTC015B / TTA008B 2SC2120×2 / 2SA950×2 2SC2655 / 2SA1050 プッシュプルの特徴である偶数次高調波の抑圧は見えています. ですが,{2SC2120×2, 2SA950×2}では入力20dBm以上では第2高調波と第3高調波のレベルがあまり変わりません.第2高調波は約–18dBcですので,LPFで30dB以上落とす必要があります.少し入力を絞って21dBm入力にすれば(出力は2W得られている),第2高調波は–26dBcとなりますので5次LPFですみそうです. 23dBm入力時のデータを表にしてみました: デバイス ...

2SC2120/2SA950に乗り換えるか?

( 承前 ) 思い立ってトランジスタを2SC2120と2SA950に差し替えて2パラSEPPにしてみたら,こちらの方があっさりと2Wを出してくれました orz 元々うちでは実績のあるトランジスタですし( これ とか これ ),袋入りの東芝製を保有しているので,こっちに乗り換えた方が素直にできそうです. セカンドソース品でも同様にできるかどうかは,うちにはないのでテストできません(人柱募集中). まずはちゃんと測定して,TTC015B/TTA008Bと比較してみましょう.

過去に作ったもの:18.1MHz 1W CW送信機 18T135pp “AinSebaa” (2007)

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18.1MHz 1-watt A1A transmitter featuring BD135 class-C push-pull amplifier. 18.1MHzスポットの1W CW送信機です.終段はBD135をC級プッシュプルで使用しています.出力LPFは3次高調波に対するトラップを入れています(第2高調波はプッシュプルなのでもともと小さいため). 受信系はクリコンで8.1MHzにダウンコンバートして,短波ラジオを使用する方式にしています.実際の運用では,当時一世を風靡した「愛好者3号」を使用しました. ニックネームの“AinSebaa”は,使用したBD135を製造したSTマイクロエレクトロニクスの拠点名からとりました. 回路図 実装状況:ケースはYM-130.006Pでは0.5W出力. 終段とLPF

過去に作ったもの:10MHz 1W CW送信機 10T639pp “Europa30”(2006)

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10MHz 1-watt A1A transmitter featuring BC639 class-C push-pull amplifier. 1W出力の10MHz帯CW送信機です.終段はBC639のC級プッシュプルです.使用トランジスタが全て欧州系でしたので,ニックネームは「エウロパ」としました. 受信系は24MHzにアップコンバートして短波ラジオ(一世を風靡した「愛好者3号」を使用しました)で受信するようにしています. DE1103「愛好者3号」とトランシーブ運用@京都市 回路図 基板 実装状況(タカチYM-150)

過去に作ったもの:7MHz 1W CW送信機 7T9521 “小向40”(2006)

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7MHz 1-watt A1A transmitter featuring 2SC2120/2SA950 class-C complementary push-pull amplifier. 1W出力の7MHz CW送信機です. 7R3357 とトランシーブ操作できるようにしています.終段はうちで実績のある2SC2120/2SA950のC級コンプリメンタリプッシュプルです.ニックネームの「小向」は東芝の開発拠点のある地名から取りました. 岩宿遺跡からのフィールド運用 w/ 7R3357 回路図 基板 実装状況

過去に作ったもの:7MHz DC方式CWトランシーバ(1991)

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7MHz 1-watt A1A transceiver featuring 2SC2120/2SA950 class-C complementary push-pull amplifier and direct conversion RX. ダイレクトコンバージョン方式の7MHz CWトランシーバです.1991年製作.終段は2SC2120/2SA950のC級コンプリメンタリプッシュプルです. 外観 ブロックダイアグラム RXフロントエンド及び送信部 オーディオ初段(BPF含む) オーディオ出力段(サイドトーン含む) VXO 送受切換え(セミブレークイン)