Wie wählt/berechnet man Komponentenwerte für einen abgestimmten Verstärker, der auf 13,56 MHz zentriert ist?

Hintergrund

Als Spaß- / Lernprojekt wollte ich eine Schaltung bauen, die mir sagen kann, ob ein bestimmter RFID-Leser an einer Wand 125 kHz oder 13,56 MHz hat (durch Beleuchtung von LEDs). Mein Ansatz besteht darin, zwei Filter zu bauen, die zu Diodendetektoren führen - einen Filter + Detektor für 125 kHz und einen für 13,56 MHz.

Ich hatte gehofft, eine Drahtlänge oder eine nicht gemessene Drahtspule als Eingang (Pickup) zu verwenden.

Problem

Ich kann nicht herausfinden, wie man Werte für den abgestimmten Schaltkreis berechnet - ich habe keinen Online-Rechner oder vernünftige Ableitung gefunden (ich verstehe die Mathematik / Elektronik nicht genug, um dies von Grund auf zu tun, ich kenne das Ohmsche Gesetz + die grundlegende Wechselstromtheorie + Zahlen in Formeln einsetzen).

Komplikation: Ich kann weder einen genauen Wert für den „Antrieb“ (Eingangsimpedanz?) der Eingangsspule angeben, noch kann ich die Impedanz des Dioden-Hüllkurvendetektors am Verstärkerausgang berechnen. Können wir diese nur erraten?

Die gesamte Schaltung bisher, einschließlich des 125-kHz-Abschnitts

Voller Kreislauf

Warum kann HF nicht so einfach sein wie 125 kHz? Billige Operationsverstärker arbeiten mit 125 kHz.

Das Schema des abgestimmten Verstärkers bisher

Abgestimmter Verstärker

Gewinn-Bandbreite-Produkt
125 kHz und 13,56 MHz liegen mehr als einen Faktor 100 auseinander, aber Sie möchten diese Signale mit einer Antenne aufnehmen. Dies bedeutet, dass die Empfindlichkeit für eine oder beide Frequenzen schlecht ist (nehmen Sie beide an). Ich bezweifle, dass Sie das richtig zum Laufen bringen werden . Oft endet das „Designen“ von etwas ohne das richtige Hintergrundwissen in Misserfolg und Enttäuschung. Die Tatsache, dass Sie "raten" müssen, erfüllt mich auch nicht mit Zuversicht. Es ist in Ordnung zu raten, aber das sollte eine fundierte Vermutung sein , was bedeutet, dass Sie die Größenordnung der Parameterwerte erklären können. Je höher die Frequenzen werden, desto mehr trifft dies zu.
Ich hatte gehofft, dass aufgrund der hohen Leistung, die von einem RFID-Lesegerät ausgestrahlt wird, sogar eine kleine Drahtspule mit einigen Volt P2P angesteuert werden würde. Wenn nicht, kann ich mit dem Austauschen verschiedener Antennenspulen herumspielen. Um der Frage willen können wir davon ausgehen, dass ich eine vernünftige Antenne oder einen „hohen Antrieb“ am Eingang habe.

Antworten (2)

Sie könnten nacheinander zwei separate abgestimmte Schleifenantennen entwerfen. Wenn Sie den abgestimmten Schaltkreis nicht zu stark belasten, indem Sie beispielsweise einen Vorverstärker mit hoher Eingangsimpedanz wie beispielsweise einen MPF102-JFET verwenden. Dies bedeutet, dass das Q in beiden Fällen und in den Standardformeln hoch ist für die Resonanzfrequenz eines abgestimmten Kreises wird gut funktionieren. Ich habe keine 125-kHz- oder 13,56-MHz-Arbeiten durchgeführt, aber ich denke, dass jede offene Feldspule als Empfangsantenne funktionieren würde. Ein Bündel Ferritstäbe von toten Transistor-AM-Radios würde bei 125 kHz funktionieren .Die vorgeschlagene Verwendung von N gebündelten Stäben statt nur einer reduziert die Anzahl der benötigten Windungen in grobem Verhältnis. Litzendraht ist bei 125 kHz tatsächlich immer noch vorteilhaft, da Sie viele Windungen benötigen.Wenn Sie keine Litze verwenden möchten, sollten Sie eine Raumwicklung, eine Wellenwicklung oder eine Bankwicklung oder eine andere Technik in Betracht ziehen, um den Näherungseffekt und die parasitäre Kapazität zu reduzieren. Spulen mit geringer parasitärer Kapazität haben tendenziell ein höheres Q, was für Ihre Anwendung eine bessere Empfindlichkeit und Batterieselektivität bedeutet. Die 13,58 MHz sind bei Massivdraht besser, da normale Litzen aufgrund ihrer erheblichen Kapazität über 3 MHz für solide halten. Sie können einen Ferritstab oder eine Luftkernschleife mit mehreren Windungen verwenden, um gute Ergebnisse zu erzielen. Wenn Sie die richtigen Antennen verwenden hohes Q, dann haben Sie genug Selektivität, um diese weit auseinander liegenden Signale zu unterscheiden.58 MHz sind bei Massivdraht besser, da normale Litzen aufgrund ihrer erheblichen Kapazität über etwa 3 MHz als solide gelten. Sie können einen Ferritstab oder eine Luftkern-Multiturn-Schleife mit guten Ergebnissen verwenden. Wenn Sie die Antennen mit der richtigen Höhe richtig einstellen Q dann haben Sie genug Selektivität, um diese weit voneinander entfernten Signale zu unterscheiden.58 MHz sind bei Massivdraht besser, da normale Litzen aufgrund ihrer erheblichen Kapazität über etwa 3 MHz als solide gelten. Sie können einen Ferritstab oder eine Luftkern-Multiturn-Schleife mit guten Ergebnissen verwenden. Wenn Sie die Antennen mit der richtigen Höhe richtig einstellen Q dann haben Sie genug Selektivität, um diese weit voneinander entfernten Signale zu unterscheiden.

Als ich das letzte Mal einen 13,56-MHz-Empfänger hergestellt habe, habe ich eine einzelne quadratische Drahtschleife und einen Resonanzkondensator parallel zur Rahmenantenne verwendet.

Die Antenne war eine quadratische Schleife mit Kanten von jeweils etwa 8 Zoll. Eine quadratische 8-Zoll-Schleife bildet einen Induktor von etwa 737 nH. Einen Spuleninduktivitätsrechner finden Sie hier...

https://www.eeweb.com/toolbox/rectangle-loop-inductance

Der Resonanzkondensator muss so gewählt werden, dass er mit der Antenneninduktivität bei 13,56 MHz in Resonanz ist.

Die Resonanzfrequenz eines LC-Kreises ist ...

w = 1/Quadrat (L * C)

So...

C = 1/(w^2 * L) = 1/ ((2 * pi * 13,56MHz)^2 * 737nH) = 187pF

Es ist wahrscheinlich, dass parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten in der Schaltung wichtig sind, daher sollten Sie den Kondensator auf etwas weniger als 187 pF einstellen und dann einen variablen Kondensator hinzufügen, um die Schaltung abzustimmen. Oder machen Sie alternativ den Kondensator etwas kleiner und fügen Sie eine variable Induktivität hinzu.

Wenn Sie von einem Kondensator parallel zur Schleife sprechen, meinen Sie, dass eine Seite sowohl der Schleife als auch der Kappe an Masse geht und die andere Seite sowohl der Schleife als auch der Kappe an den Eingang des Filters geht?
Und was ist w? ist w nur 2 * pi * f?
@64bit_twitchyliquid ja, w = 2 * pi * f. Sie können die Antenne an einen Differenzverstärker terminieren oder eine Seite an Masse und die andere an einen Single-Ended-Verstärker legen.
Wie wählt/berechnet man Komponentenwerte für einen abgestimmten Verstärker, der auf 13,56 MHz zentriert ist?
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