Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

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Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Admin le Dim 29 Jan - 6:30

J'ai réalisé plusieurs G.D.O. - Traduction (sauf pour Pierre qui connait évidemment) : G.D.O. = Grid Dip Oscillator.
Cette très ancienne invention (qui date des débuts de la HF) est un petit instrument génial, genre de couteau suisse du radio amateur qui permet, entre autres choses de :
Vérifier la fréquence d'un circuit d'accord.
Générer un signal HF pour tester un récepteur
Vérifier l'accord d'un doublet d'antenne
Tester un quartz inconnu.
Et bien d'autres choses encore....

Le principe est simple, Grid Dip Oscillator se traduit en français par Ondemètre à absorption. On utilise un oscillateur variable (VFO) dont la bobine oscillatrice est externe.
Lorsque l'on approche la dite bobine d'un circuit et que l'on fait varier la fréquence du VFO on va exploiter le fait que le courant de base ou de grille (suivant que l'on utilise un transistor ou un tube) va brusquement plonger à la fréquence de résonance du circuit à mesurer que l'on a placé dans le champ de la bobine oscillatrice.
Ce brusque plongeon du courant s'appelle un Dip en raison du fait que l'aiguille du milliampèremètre placé dans la grille ou la base va très nettement plonger à la fréquence de résonance. D'où le nom de Grid Dip de cet appareil.

Bon j'ai bricolé pas mal de Grid Dip, surtout des modèles à tubes (j'adore les tubes héhé).
Le dernier Grid Dip accouché de mes bricolages fonctionne autour d'une EC88 qui est une triode amplificatrice employée en amplification UHF.
Ce tube a de nombreux avantages, en premier il peut osciller jusqu'à 1.5 gHz. Son chauffage tube est peu gourmand étant de 165 mA sous 6.3V
Coté HT il fonctionne dans mon cas à 130V et consomme moins de 11 mA
Ce dernier Grid Dip fonctionne à merveille, il est stable en fréquence et avec un jeu de bobine maison il couvre de 250 kHz à 450 mHz. Donc bien pratique pour beaucoup de montages HF.

Seulement voilà, alimenter un tube en 6.3V et 150V demande un transfo fournissant ces 2 tensions et c'est plutôt bête de gâcher un transfo juste pour avoir du 150 V continu sous seulement 15 mA pour la HT du tube, sans compter qu'il faut quand même réguler un peu cette HT si l'on veut que le VFO soit stable.
Réguler du 150V demande donc d'ajouter un tube stabilisateur à gaz de la série OA2, OB2, etc.

Donc je garde de coté ma petite alimentation HT et pour ce Grid Dip peu consommateur en HT j'ai décidé de l'alimenter en 12V tout simplement.

Comment faire ? Oh simple, voici la recette :
j'ai une multitude de transformateurs a noyau de ferrite provenant de cadavres d'alimentations à découpages, épaves de TV, épaves d'écran ....
Il suffit donc de rebobiner le dit transfo avec les enroulements voulus.

Cela dit en passant, une petite astuce pour démonter ces tranfos. Ceux qui les bricolent savent que les ferrites formant le circuit magnétique du transfo sont collées avec une foutu colle qui tient mais alors qui tient très bien au point que pour décarcasser le transfo c'est souvent impossible d'autant que taper dessus est interdit, la ferrite casse comme du verre. J'ai donc ma petite astuce qui je dois l'avouer ne fonctionne pas à tout les coups mais malgré tout très souvent :
prendre une bouilloire électrique, accrocher un fil au transfo pour le sortir sans se brûler, poser le transfo dans la bouilloire, remplir d'eau jusqu’à recouvrir le transfo.
faire chauffer et attendre l'ébullition complète, à ce moment là sortir le transfo et en prenant un chiffon pour pas se brûler écarter les ferrites.
Le plus souvent ça fonctionne bien.

Revenons au Grid Dip. Donc voici le principe de cette petite alimentation :
un oscillateur à base de l'incontournable 555 qui et c'est justement ce qu l'on veut, va nous fournir un signal carré assez propre.
en sortie du 555 on place un driver qui dans le cas présent est un BC248B qui va attaquer la gate d'un mosfet de puissance.
Le dit mosfet va hacher le 12V dans le primaire du transfo. La fréquence de hachage sera de l'ordre de 30 à 100 kHz.
Le transfo comporte 3 enroulements, un primaire, un secondaire pour fournir la haute tension et un dernier enrouement fournissant une tension assez faible (aux alentours de 10V) tension qui servira pour la boucle de régulation de tension.

Où l'on passe le plus de temps c'est dans la réalisation du transfo bien évidemment. Il faut procéder par talonnements car non seulement il faut arriver à la bonne tension de sortie et l'intensité voulue mais également en produisant un signal à la fréquence de résonance du dit transfo.
A cette fréquence qui est assez pointue, le montage aura le meilleur rendement et donc consommera le moins.
Après quelques essais je suis arrivée à une fréquence optimale de 42 kHz, une broutille pour le 555.
Comme on sort un signal carré il est facile de bien faire fonctionner le mosfet qui dans le cas présent à besoin de passer en saturation le plus rapidement possible. Ainsi sa résistance interne reste de quelques milliohms et il ne chauffe pas du tout ayant un bon rendement.

Le bidule commence à causer pas mal du tout. En entrée j'ai du 12V et un courant moyen tournant autour de 270 mA
En sortie je charge pour l'instant sur une résistance et j'obtiens à 150V un petit peu plus que 15 mA de courant, donc ce qu'il faut pour mon EC88. Sachant que dans mon cas je fonctionne à 130V pour 12 mA au maximum.
Le redressement en sortie de transfo est en simple alternance avec une diode Schottky à temps de commutation rapide ce qui est indispensable à cette fréquence.
Le mosfet canal N est un FQP5N50C de récupération qui ne risque pas de claquer étant donné pour un VDSS de 500V et un courant de drain de 5A.
il n'aura donc même pas besoin d'un dissipateur thermique.
pour limiter la casse en cas de vacheries, une résistance de 3.6 Ohms 5W est en série dans le drain avant d'attaquer le transfo.
La régulation, celle ci se fera en récupérant via un diviseur une fraction de la H.T. je vais ajouter un comparateur sans doute construit avec un simple ampli OP et une référence de tension précise genre TL431 dont je possède un stock inépuisable vu que ces bestioles se trouvent dans tout les cadavres d'alim à découpage et autre téléviseur, chargeur d'accu, bidules audio comportant une alim à découpage, sans compter les bloc d'alim d'ordi qui en possèdent généralement 2 sur le circuit.

Coté oscillateur le 555 est bien sur doté d'un ajustable 10 tours pour le caler sur 42 kHz, le signal est ensuite envoyé dans le BC238B qui drivera le mosfet. Le 555 aurai bien sur pu directement commander le mosfet mais en ajoutant le BC238B entre les deux j'ai mon point de commande de ma boucle de régulation.
En fait c'est simple le collecteur du BC238B attaque le gate du mosfet mais, on le sait il faut toujours placer une résistance entre gate et source d'un mosfet sinon en cas de coupure du signal ou de panne d'oscillateur le dit mosfet va vite passer en mode grille pain !
Et donc c'est en faisant varier la valeur de la résistance entre gate et source (reliée à la masse) que je vais pouvoir réguler ma bestiole.
Quelques test préliminaire sont satisfaisant et en jouant sur une valeur de résistance tournant autour de 5 K Ohms ma tension de sortie passe de 150 à 75V donc c'est de ce coté là que la commande de régulation agira.
D'autant plus satisfaisant que de l'autre coté du transfo ça remue pas mal ! La sortie HT est redressée également par une Schottky et filtrée par un 33µF 400V.
En chargeant avec une résistance ma sortie je produit mes 150V sans problèmes mais si je retire ma charge bien évidemment ça grimpe. Et dans le cas présent ça grimpe à 240 V à vide ! D'où l'importance de réguler la chose !
D'autant que à la mise sous tension l'EC88 ne vas pas conduire tant que son chauffage tube aura atteint la bonne température, or l'EC88 est donnée pour une tension plaque maximum de 175V. Donc c'est évident il faut réguler la HT pour éviter de claquer le tube.


La bidouille est en cours de test, j'ajouterai un article dés que le bidule commence à bien "causer".


Pour ce qui est du 6.3V de chauffage tube la régulation est assurée par un 7805 auquel une résistance sera ajoutée dans le pied du régulateur pour le faire passer de 5V à 6.3V
le coté 12V est bien sur régulé par un 7812.

Je prendrai des photos du bidule une fois terminé et je joindrai un schéma du montage.

Bonne lecture et la suite sera ajoutée.


Dernière édition par Admin le Lun 30 Jan - 1:33, édité 1 fois

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Alim G.D.O. Révision 1

Message par Admin le Lun 30 Jan - 0:54

Alim G.D.O. Révision 1

Finalement la régulation se fait en prélevant avec un diviseur une portion de la H.T. tube.
Et plus simple que ça difficile a faire !
Le diviseur alimente une zener de 24V via une résistance R9 de 2.2K. En parallèle sur cette 2.2k on a R10 de 4.7K en série avec un ajustable R11 de 10K.
Lorsque la tension dépasse 24V un courant circule dans le groupe 4.7 k - 10k ajustable. L'ajustable permet de fixer la valeur de la H.T. à vide (tant que le chauffage tube de l'EC88 n'a pas fait chauffer la cathode on a cette tension à vide.)
La tension aux bornes de R10 et R11 attaque via R12 de 27k la base d'un BC238B (T2). La tension sur le collecteur est proportionnelle au courant de zener, lui même étant proportionnel à la valeur de la tension de la H.T.
Le collecteur de T2 Alimente la diode D3 du photocoupleur.
Ce l'autre coté la photodiode D2 du photocoupleur va alors via la résistance R7 de 4.7K, écrouler la tension de gate du Mosfet, diminuant ainsi le courant envoyé dans le primaire du transformateur à découpage.

Ainsi calculé, à vide si la tension est de moins de 140 la régulation agit faiblement faisant chuter la tension d'environ 3V (régule coupée U est à 143 V)
Lorsque la tension est a son maximum, sans régulation elle grimpe à 210V. La régulation la fait chuter à la valeur maximum souhaitée soit 150 V.
Le montage est réglé pour être alimenté en 12V en entrée. Et il produit donc au repos sans consommation une tension de 150V
Le courant de repos dans la partie H.T. est alors de 4 mA (courant consommé par le diviseur qui alimente la zener de régulation.)
Lorsque l'EC88 commence à consommer elle va tirer un courant d'anode de l'ordre de 10 à 11 mA. La tension reste constante car à ce moment le courant circulant dans la zener va chuter ce qui entraine une diminution du courant dans le collecteur de T2 laissant alors plus te tension de commande disponible sur la gate du Mosfet.

Partie alimentation à découpage. Le secteur passe dans un transfo qui délivre une tension redressée par le pont de diode Br2. celui ci alimente un 7812 qui alimente le montage. Le NE555 va osciller à la fréquence de 11,3 kHz (valeur optimum pour un bon rendement) sa sortie alimente un BC238B en driver, son collecteur débite dans une 4.7 k (R7) qui envoie la tension découpée en créneaux sur la gate du Mosfet. le drain du Mosfet attaque le primaire du transformateur à découpage via une résistance de 3.9 Ohms sur laquelle est connectée en parallèle une ampoule navette 12V 5W. Vieille astuce, cette ampoule est alors alimentée juste ce qu'il faut pour que son filament commence à rougir lorsque le courant d'anode de l'EC88 est à son régime normal. Ainsi la résistance vairable du filament de l'ampoule navette agit en régulateur de courant dans le primaire du transfo. Si le courant augmente de trop le filament devient incandescent et sa résistance augmente.
Coté secondaire du transfo à découpage le courant est redressé en mono alternance par une diode rapide à avalanche (BYW76) puis filtré par un 33µF 400V.
J'aurai pu mettre biens mois que 33 µF étant donné que à 11 kHz pour filtrer l'ondulation résiduelle une plus faible capa aurait été efficace mais bon j'avais ce condo sous la main alors toc c'est lui qui s'y colle.

En parallèle sur la sortie HT vient le montage précédemment décrit qui dérive une fraction de la HT via R8 de 47k - puis la zener de 24V et la 2.2k pour produire la tension de régulation.

Un second enroulement sur le transfo secteur délivre une tension redressée par le pont de diode Br1 qui est ensuite régulée par un 7805 ayant dans son pied une résistance pour le faire réguler à 6.3V. La tension ainsi produite sert à alimenter le chauffage tube de l'EC88. Ainsi le chauffage tube est galvaniquement, totalement isolé du reste du montage. Et étant réalisé en continu il devrait éliminer les risques de ronflettes secteur résiduelles qui viendrait moduler la HF du Grid Dip.

le schma de cette version le voici en taille restreinte en raison des contraintes du forum :
vous pouvez l'afficher en taille réelle à partir de ce lien :taille réelle cliquez ici
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Les essais sur une charge simulant l'EC88 sont bons. Coté 12V au repos (sans courant plaque sur le tube) le courant drainé dans le Mosfet est de 110 mA
en simulant une tension de 140V sous 10 mA le courant drainé passe alors à 260 mA.
La consommation totale devrait donc être de 260 mA pour le convertisseur haute tension et 165 mA pour le chauffage tube soit un total de 425 mA.

Il me reste à revoir le circuit du Grid Dip et à faire des tests ce qui sera l'objet de la suite de cet article.

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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Pierre le Lun 30 Jan - 16:10

Bel exercice, mais je préfère construire un GDO à transistors, alimenté par deux piles lithium (6 V). On atteint facilement le Gigahertz, et péniblement 2,45 Ghz et je me souviens avoir échoué à monter jusqu'à 10 Ghz à l'époque où j'étais fana de cette bande...  

Alors je suis passé à l'analyseur de spectre et au générateur de bruit. Mais on perd complètement la simplicité "enfantine" du GDO.  Pourtant j'aurais du persister en essayant des cavités coaxiales à piston, ou des diodes Gunn, des diodes tunnel, ou que sais-je...  

L'avantage de l'analyseur de spectre c'est de pouvoir ratisser large et débusquer les résonnances dites parasites, ou les modes supérieurs dans les filtres à guides.
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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Admin le Lun 30 Jan - 18:33

Bien dit Pierre : la simplicité "enfantine" du GDO ! Evidemment il ne peut concurrencer un analyseur de spectre mais avoir sous la main ce petit outil est parfois utile.
Il est vrai que on peut se poser la question de la raison à en construire à tubes alors que avec les transistors le tube devient inutile. Mais c'est la nostalgie, le plaisir d'utiliser des tubes. Et puis comme tu le dis c'est un bel exercice. Pour l'instant je ne compte pas grimper au delà du gigahertz avec celui ci. Et l4EC88 se comporte vraiment bien en dessous du gigahertz.

Entre temps j'ai fait des tests et je vais revoir le schéma de l'alim. Comme tu as pu le constater il me reste un enroulement vacant sur mon transfo H.T. Je me suis donc dit et si j'utilisais cet enroulement pour mon chauffage tube ?
Donc j'ai ajouté dessus une diode rapide et une capa de filtrage et fais bien sur quelques test avant de chauffer mon tube. Et bien c'est pas mal du tout ! Là j'obtiens un chauffage tube de 5V sans pour autant écrouler ma sortie H.T. il est vrai que l'EC88 est peu gourmande en courant de chauffage.
(la mise à jour du schéma est en cours et sera envoyée ici).

Les premières mesure me donne ceci :
Chauffage tube à 5V.
Haute tension au repos (sans courant de plaque) je l'ai réglé à 165V (donc en dessous de la tension plaque maxi du tube)
Haute tension débitant dans le circuit plaque : 155V.

Coté primaire j'ai 12V pour un courant de 390 mA donc parfait.
J'ai changé mes diodes de redressement rapide car mettre une BYW76 c'était franchement du luxe ! Elle est prévue pour 600V 3A

Après fouille dans mes tiroirs à récup j'ai trouvé un lot de BYV95C Phillips ce sont toujours des diodes à avalanche rapide mais données pour 600V 1.5A. parfait pour ce montage largement sur dimensionné.

Les premiers essais du GDO sur la bande 250 - 300 mHz sont excellents, mon vu mètre (récupéré sur une épave de chaine hifi, plonge nettement à l'accord.

Reste quand même à monter peut être un peu le chauffage tube, à 5V l'EC88 fonctionne très bien, je pourrai bien sur donc me contenter de rester avec mes 5V de chauffage tube ce qui au moins ne fatiguera pas mon filament de chauffage. La cathode est suffisamment chauffée et je ne tire en courant plaque que entre 8 et 10 mA (suivant la fréquence de fonctionnement et bien sur le fait que l'on tombe ou pas sur un accord en résonance).

A ton avis Pierre je laisse mon chauffage à 5V ou je le passe à 6 V ? ce qui me demande juste de rajouter quelques tours de fil sur mon transfo.
Le fait de chauffer un peu en dessous de la valeur préconisée pourrait il endommager ma cathode ?
(dégradation des terres rares sur la cathode).

Je crois me souvenir que sur un tube de puissance, chauffer en dessous de la tension de chauffage peut endommager la cathode, mais là je suis dans la dizaine de milliampères sur un oscillateur donc je ne sais pas si ce serait le cas.
A tu une idée sur la question ?

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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Pierre le Lun 30 Jan - 19:47

Oui, j'ai une idée...  le problème est le même que pour les tubes de puissance,  juste la cathode est plus petite, mais la densité de courant est la même.  Avec 5 v au lieu de 6,3  la cathode s'épuisera plus vite. Mais elle est calculée pour 2000 heures de service (environ) ça laisse de la marge pour l'utilisation occasionnelle en GDO !  Surtout si tu as des tubes de rechange, ça se trouve assez facilement.

Reste quand même que la pente du tube est plus faible (peut-être 10%) et ça peut gêner pour grimper en fréquence.
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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Admin le Lun 30 Jan - 19:52

Un grand merci à toi Pierre, je me disais bien que j'avais lu quelque chose dans le genre !
donc je vais rajouter des tours sur mon transfo pour arriver à 6.3V
d'autant que en effet si il y a un impact notable sur la pente du tube c'est dommage.
Je vais modifier ça maintenant. Sinon coté stabilité c'est impeccable.
je joindrai le schema du gdo aussi mais c'est un classique.

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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Pierre le Lun 30 Jan - 22:45

Moi je n'ai pas trop la nostalgie des tubes, parceque je suis arrivé à faire avec des transistors ce que je faisais à tubes, même la HF de puissance, et aussi la Hi-Fi (la vraie).

Par contre en HF je suis très nostalgique de la "plomberie" (les guides d'onde) qu'on peut bricoler simplement à la scie, la lime, et la lampe à souder. Avec un bon pied à coulisse quand même.  On trouve dans les magasins de bricolage tout ce qu'il faut pour faire des mélangeurs, des diplexeurs, des filtres, des antennes (recyclage de paraboles en provenance directe de la déchèterie...)  

Avec des techniques comme ça on peut faire des liaisons Wifi à 10 km !  Ca fait le bonheur de ceux qui habitent dans les iles lointaines où il n'y a pas de réseau.

(...)

Les circuits microstrip sont tellement petits que je ne vois même plus les composants, le travail à la loupe bino en sucrant les fraises c'est éprouvant.  Mais maintenant on fait dans un smartphone ce qu'on faisait dans une armoire de 250 kg avant la guerre (de 1968).
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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Admin le Ven 3 Fév - 0:42

Je me suis pas encore lancée dans la "plomberie" pourtant ça me tente bien. J'ai dans mon foutoir d'anciens radars de la SFIM (Société de Fabrication d'Instruments de Mesure). Ce sont des radars hyper fréquence à diode Gun. qui était destiné à la détection des voitures pour la commande des feux de signalisation de carrefour. Ça se présentait sous la forme d'une boule en fibre de verre beige d'environ 25 cm de diamètre et c'était perché en haut des feux rouges. Un gars de l'éclairage publique m'en a filé quelques uns devenus inutiles.

Tiens coup de bol il y en a en photo trouvé avec Google :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

A l'intérieur il y a un petit guide d'onde avec un cône de rayonnement et la diode Gun dans sa cavité accordée. Du bel ouvrage ! ça fonctionne en 12V.

Pour le Wifi, exact ! je me suis bidouillé des antennes Wifi avec des paraboles de récupération.
mes antennes était faites en double boucle accordée.

Au début je les ai fait selon le principe de la double quad comme ceci :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Puis en lisant des articles d'OM sur le sujet je suis passée à la double loop qui est du même principe sauf que ce sont 2 boucles. Je faisais ça en cuivre de 2.5 mm2. le tout est de bien réaliser les boucles au millimètre près la soudure sur le coax est un peu délicate, faut juste prendre son temps. Ensuite il faut régler la distance de la boucle par rapport au plan réflecteur, ça devenait pas terrible avec du coax.
Toujours en fouillant j'ai vu une bidouille bien sympa consistant à faire un bout de ligne coaxiale rigide avec du tube de cuivre et un bout de stub du bon diamètre pour le conducteur central et des rondelles isolantes.
Je précise pour les autres lecteurs car Pierre connait ça c'est b.a.-ba de la HF. L'impédance d'une ligne coaxiale est donnée par le rapport entre les deux diamètres des conducteurs du coaxial.

Bref ça permettait de faire un bout de ligne coaxiale rigide sur laquelle est fixée la double boucle. Le tout pouvant alors coulisser dans un second tube solidaire du réflecteur et ainsi bien ajuster la distance entre boucle et plan de réflexion. Sans compter que pour fixer les boucles c'est bien mieux et plus solide.
Le tout est ensuite placé dans une boite en plastique étanche ronde puis il faut fixer ça sur le bras qui supporte l'ancienne tête HF de la parabole (et à la bonne distance focale !).
Bon ça demande du temps dans les réglages mais le résultat est exceptionnel en effet Pierre.
On obtient alors une antenne wifi très directive et un excellent gain, mieux évidemment qu'un Yagi.

Je me suis pas encore lancée dans le micro strip mais ça va me gagner Pierre ! là oui pour le coup il faut la loupe des brucelles et un bon fer fin bien régulé, ça devient de l'horlogerie. Je pense que on atteint les limites dans la taille minimum avec le micro strip.
Je me suis documentée un peu là dessus en particulier sur Qsl.net ici :
qui donne une grande quantité de type de micro strip, va voir sur ce lien c'est pas mal du tout.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]


Exemple :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Sinon je me documente aussi sur les colinéaires, intéressant aussi a explorer comme solution.

Dans un cas comme dans l'autre ça demande du travail de grande précision et très soigné.

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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Pierre le Ven 3 Fév - 13:03

En parlant de Grid Dip, pour bosser sur mes microstrips il faut une tête subminiature (à transistor) avec des bobines minuscules, si on veut être sûr de savoir ce qu'on mesure...
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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Admin le Ven 3 Fév - 15:04

En parlant de Grid Dip subminiature pour les microstrips, à ce stade là je suppose que l'on peut utiliser une paire de varicap pour remplacer le CV ?
Et coté bobinage ça va être coton à ces fréquences là, j'imagine des boucles gravées sur du CI en epoxy HF ?

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Re: Bidouille en cours : Alimentation du G.D.O. version 12V

Message par Pierre le Ven 3 Fév - 16:00

Oui, deux varicaps tête bêche. En cms, biensûr. Pour les fréquences les plus hautes la self se limite à celle des connexions des varicaps sur le transistor, plus un petit condensateur en série, et c'est de l'acrobatie de dépasser 2,5 Giga même en soudant directement les composants les uns aux autres.    

Pas facile du tout de maitriser le diagramme de rayonnement, ni même de le mesurer ! On s'exerce en mesurant L'absorption d'un dipole, simple fil de 5 cm posé sur une planche d'agglo qui sert de "fond noir" Smile
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