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 [ 36 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1, 2, 3
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hallo Forumgemeinde,

ich bin zurzeit dabei, einen Quarzoszillator für 28 MHz im 3. OT nach Clapp-Gouriet mit einem Bipolartransistor zu berechnen. Er soll in einem VLF-Konverter mit einen Diodenringmischer zum Einsatz kommen. Sicherlich gibt es genügend Schaltungen im Netz zum "abkupfern" aber ich möchte gerne verstehen, was ich tue :-)

Im "Quarzkochbuch" habe ich eine entsprechende Schaltung entdeckt. Als Transistor habe ich einen BF199 o.ä und als Betriebsspannung 9V vorgesehen. Die Berchnung von L und Cs ist kein Problem. Allerdings frage ich mich, wie der Arbeitspunkt sinnvollerweise gewählt werden sollte.

In meiner Testschaltung habe ich einen Arbeitspunkt mit Ic = 5mA und Uce = 4,5V eingestellt. Der Oszillator funktioniert und er lässt sich mit einem C von etwa 30 pF in Reihe zum Quarz auch auf genau 28 MHz ziehen. Nur wüsste ich gerne, ob der versuchsweise gewählte Arbeitspunkt auch sinnvoll ist, auch im Hinblick auf geringes Phasenrauschen.

Hat jemand von Euch hierzu vielleicht Informationen für mich?

Noch eine Frage: warum wird manchmal das Signal am Emitter abgegriffen, so wie es nach meinen Informationen eigentlich sein sollte und manchmal an der Basis?

Vielen Dank für Eure Hilfe!

73, Ralf (DL5EU)


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hallo Ralf,

da es sich bei einem Oszillator dem Grunde nach um einen rückgekoppelten Verstärker handelt, gelten für den DC Arbeitspunkt beim Oszillator auch vergleichbare Regeln wie für einen linearen Verstärker.

Bei der Dimensionierung der Verstärkung ist je nach Schaltungskonzept ggf. die Quarzbelastung in Betracht zu ziehen. Aber das steht ja alles ausführlich im Quarzkochbuch. Es wird übrigens allgemein empfohlen, für minimales Phasenrauschen rauscharme Kleinsignal-Transistoren wie BC550 mit nicht zu hoher Transitfrequenz einem HF-Transistor vorzuziehen.

Nützliche Basics zu dem Thema findet man in Kap. 4 des Amateurfunk Bastlerbibel [url=http://www.amazon.com/Experimental-Methods-Design-Wes-Hayward/dp/087259923X:2pary8ce]"Experimental Methods in RF Design"[/url:2pary8ce] das ich jedem ambitionieren Bastler wärmstens ans Herz legen.

73


  
 
 Betreff des Beitrags:
Hi,

hab bei mir 10 Mhz drinnen, dann stimmt die VLF Anzeige auf dem Empfänger fast ;)
Hast auch kein Problem mit nem Obertonquarz.

73 de DL3FOX Uwe


  
 
 Betreff des Beitrags: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hallo Günter und Uwe,

vielen Dank für die Hinweise.

Günter, bei der Suche im Netz bin ich auch auf Deinen VLF-Konverter gestoßen. Der hat eigentlich alles was ich brauche, aber ich hatte meinen Eingangstiefpass bereits vorher berechnet und schon aufgebaut. Vielleicht übernehme ich von Deiner Entwicklung was mir noch fehlt.

Uwe, ich hatte auch an eine niedrigere Frequenz als 28 MHz gedacht, aber das 10m-Band ist in einem KW-Transceiver das Band mit der größten Bandbreite und daher m.E. am besten für solche Zwecke geeignet. Nicht alle Transceiver haben einen durchgehenden Empfangsbereich oder sind mit den WARC-Bändern bestückt (zumindest mein alter FT-101E nicht ;-) )

Mein TS-50 ist im unteren Frequenzbereich trotz integriertem Vorverstärker leider ziemlich taub. Außerdem geht er wie mein AR3030 nur bis 30 kHz runter und ich würde gerne mal SAQ auf 17,2 kHz empfangen, auch wenn es dafür noch andere Möglichkeiten gibt.

73, Ralf (DL5EU)


  
 
 Betreff des Beitrags:
Also mein FT277 geht von 10,0-10,5 Mhz , das lang völlig. Da haste SAQ drinnen , 137 Khz, 472 Khz und die ganzen Flugfunk Baken.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Uwe,
er möchte gerne auf 28MHz umsetzen.
so what?


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hi Günter,

es lesen noch andere Leute mit und manchmal ist die 2. Idee besser als die erste.
Muss man eben alles mal abwägen bevor man den Lötkolben schwingt.
Wenn der 10 Mhz Bandquarz fehlt ist das natürlich ein KO für meine Lösung ;)
Ansonsten denke ich das bis 5-550 Khz völlig ausreicht.


73 de DL3FOX Uwe


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Ich kann nur einen Tip aus der Analog-Zeit anbieten - vom Abgleich meiner Trio 599-Line (demnächst wieder fällig nach Quarzaustausch): Beim Ziehen (Abgleich) darauf achten, daß der nicht auf Maximum ist. Kenwood empfiehlt -1dB unterhalb Peak. Ich habe einmal mit Frequenzzähler abgeglichen und war bei 2 Quarzen auf dem Peak - Ergebnis: die Frequenz wird instabil, d.h. "springt" während des Betriebs im ±1kHz Bereich. Nach Abgleich auf -1dB lag ich zwar knapp daneben (~0,5kHz), aber für einen Bandquarz im Analoggerät ist das keine Thema. Evtl. entsprechend der Anwendung beachten.
73 Peter


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
[quote]...Es wird übrigens allgemein empfohlen, für minimales Phasenrauschen rauscharme Kleinsignal-Transistoren wie BC550 mit nicht zu hoher Transitfrequenz einem HF-Transistor vorzuziehen...[/quote]
Das sollte bei 28 MHz auf alle Fälle noch gehen.
So haben das die Japaner schon vor 40 Jahren gemacht z.B. IC201 BFO mit dem 2SC372...
Bzgl. Arbeitspunkt schau dir mal die Ic/hfe Kurve eines üblichen Kleinsignaltransistors an.
hfe ist bei Strömen bis etwa 10mA recht konstant. Wenn man davon etwa die Hälfte als statischen Arbeitspunkt einstellt sollte das der Stabilität und damit auch der Rauscharmut guttun.
Wie groß ist denn dein Emitterwiderstand ?
73, André


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hallo André,

für den Emitterwiderstand dachte ich an 680 Ohm. Damit komme ich bei 9V Betriebsspannung auf einen Ic von etwa 5 mA.

Ich habe übrigens vor ein paar Tagen LTspice entdeckt und simuliere jetzt fleißig. Bis jetzt hatte ich mich überhaupt nicht mit Schaltungssimulation beschäftigt aber besser spät als nie :-)

Interessant ist, wie sich das Verhalten der Schaltung beim Einsatz verschiedener Transistoren in unterschiedlichen Arbeitspunkten ändert. Wenn ich einen BC550 verwende, schwingt der Oszillator später an als mit einem BF199 und ich habe den Eindruck, dass das Einschwingverhalten mit dem BF199 "sauberer" ist, als mit dem BC550, zumindest in der Simulation. Praktisch habe ich es noch nicht ausprobiert. Auch weiß ich nicht, ob das für den vorgesehenen Zweck überhaupt relevant ist. Günter hat den BF199 in seiner Schaltung aber wohl nicht ohne Grund gewählt.

73, Ralf (DL5EU)


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hi,
der BF199 ist der "Universal-HF Transistor". Heisst nicht das der immer die beste Wahl ist , aber damit hat eben jeder schon mal gebastelt.
Probier ruhig auch andere aus, NF rauscharm BC... sollte auch gut gehen.

73 de DL3FOX Uwe


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
[quote]
Ich habe übrigens vor ein paar Tagen LTspice entdeckt und simuliere jetzt fleißig.)[/quote]

Eine gute Idee,
LT-Spice spart viel Frust und man lernt unheimlich viel. Zum Thema Anschwingen sind allerdings die Besonderheiten der Simulation zu beachten. Ein Oszillator ist ja nur ein rückgekoppelter Verstärker. Damit er schwingt, ist ein "Anstoß" notwendig. In der Realität übernimmt das das allgegenwärtige Rauschen. In der Simulation muss man eventuell mit einem Impuls nachhelfen. Auch muss man sehen, dass in LT-Spice ein Quarz durch einen Schwingkreis mit den Daten des Quarzes nachgebildet werden muss. Da kann es schon mal sein, dass in der Simulation mehrere Millisekunden draufgehen, bis die Rechnung den eingeschwungenen Zustand erreicht hat. Das muss aber für die reale Schaltung nichts bedeuten.

73, Günter


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hallo Günter,

das mit dem Quarz habe ich gesehen. In LTspice ist ein Modell dafür vorhanden, bei dem allerdings die Werte der einzelnen Komponenten des Ersatzschaltbildes eingegeben werden müssen.

Reicht es aus, bei einem Oberton-Quarz die Werte für die interessierende Frequenz einzugeben (in meinem Fall 28 MHz im 3. OT) oder muss eine Ersatzschaltung für die Grundwelle und den 3. OT gewählt werden? Dass ich in meiner Schaltung eine Induktivität benötige, damit der Oszillator sicher auf der gewünschten Frequenz und nicht auf dem Grundton des Quarzes schwingt weiß ich.

73, Ralf


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Hallo Ralf,

LT Spice modelliert einen Quarz durch die die Eingabe des äquivalenten Serien- L - C und Widerstand sowie ggf. noch des Parallel-C des Quarzersatzschaltbildes. LT-Spice kennt keinen Unterschied zwischen Grundwellen und Obertonquarzen. Wie auch, das betrifft ja nur den Quarzschnitt und nicht das Ersatzschaltbild.

[i:10b16plx]"LTSpice actually uses for a crystal the same model as for a capacitor, since it allows specifying series C, L, and R, and parallel C, which are the normal crystal parameters."[/i:10b16plx]

Die erforderlichen Schwingkreis Werte errechnet man sich vorher aus den Angaben der Quarzgüte und der Frequenz.
Q=(sqrt(L/C))/R
f0=1/(2*pi*sqrt(LC))

wie hier:
[url:10b16plx]http://www.mikrocontroller.net/topic/228277[/url:10b16plx]

Sehr gute LT-Spice Tutorials findest du auf der Webseite von Gunthard Kraus: [url:10b16plx]http://www.gunthard-kraus.de/[/url:10b16plx]


73, Günter


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Quarzoszillator, Arbeitspunkt
Nachtrag

Ralf, hier ist ab Seite 26 gut erklärt, wie man in LT-spice einen Quarz modelliert. [url:1f4g7qb6]http://dl4aae.darc.de/vortrag_ham_radio_spice_dl4aae.pdf[/url:1f4g7qb6]

Durch die hohe Quarzgüte ergeben sich für den Quarzschwingkreis L und C Werte im Femtofarad und Millihenrybereich

73,


  
 

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