Sari la conținut
ELFORUM - Forumul electronistilor

Despre oscilatoarele L-C (VFO) de mare stabilitate


VAX

Postări Recomandate

@nanopico

 

Daca se lucreaza cu circuit oscilant LC paralel, care are impedanta mare la rezonanta (zeci de kohmi) si daca se doreste sa nu se afecteze factorul de calitate, atunci trebuie ca circuitele cu care "intra in contact" sa aiba impedante (rezistente) mai mari cu unul sau doua ordine de marime (pe putin). Si capacitatile acestor circuite trebuie sa fie minime (sub 1 pF), ca sa nu influenteze frecventa de rezonanta. Astfel se elimina influenta amplificatorului asupra stabilitatii de frecventa si ramane de controlat doar instabilitatea termica (mecanica, etc) a circuitului LC. Daca se lucreaza cu LC la rezonanta serie (situatie rar intalnita), atunci amplificatorul de reactie trebuie sa aiba impedanta minima (zero) la intrare si iesire. 

In ambele cazuri amplificatorul trebuie sa fie de tip compresor si limitarea (stabilizarea) amplitudinii oscilatiilor sa nu se faca prin intrarea in conductie a unor diode sau prin saturatie-blocare a unor tranzistoare bipolare. 

Ceva de genul asta se intalneste la oscilatorul Franklin (cuplare slaba a amplificatorului cu circuitul oscilant). Circuitele mai noi sunt mai sofisticate, pentru ca pretul componentelor nu mai este asa de mare ca pe vremuri.

Circuite "nestandard", cu stabilitatea frecventei dusa la maxim, se utilizeaza in fizica experimentala. Am rasfoit "Review of Scientific Instruments" si acolo se abordau astfel de scheme.

 

Un oscilator LC de acest tip nu foloseste mai mult de 6 tranzistoare. Daca se renunta la AGC sunt suficiente 3 tranzistoare. Schema este simpla, chiar si pentru incepatori (cuplaj in cc intre componente, trafo pe ferita, etc). Aceste tehnici sunt folosite pe scara mare la oscilatoarele din circuitele integrate, dar acolo performantele obtinute sunt modeste din cauza capacitatilor mari (dependente de tensiunea de polarizare si de temperatura, etc) dintre tranzistoarele integrate. Cu componente discrete este mult mai bine.

Link spre comentariu

Stiu ca era mai bine daca dadeam o schema concreta de oscilator "nestandard" (doar pe partea de amplificator, ca in rest este clasica) si o comentam, dar sper sa brevetez ceva in sensul asta si am retineri. Am spus care sunt factorii care duc la instabilitate de frecventa la oscilatoarele LC. Se va lucra cu ele mult timp de acum inainte, pentru ca sunt simple, au acord continuu de frecventa, au semnalul curat. Pana la frecventa de 100 MHz se pot aborda astfel de sheme mai complicate. Poate chiar mai sus, pana la 300 MHz, cu componente de frecventa mare. Dar in UIF se va lucra tot cu oscitatoare simple, cu un singur tranzistor, pentru ca circuitele cu multe componente introduc defazaje greu de controlat la frecventa mare.

 

 

Prin anii '80 (de criza, cand Ceasca pierduse controlul tarii) lucram intr-un orasel muncitoresc si eram enervat de nedreptatea care se facea celor cu pregatire (la salarizare in primul rand). Nu eram membru de partid si ma obligau sa particip la asa-zisele "sedinte largite" ale celor de la PCR. Asa ca mi-a trecut prin cap sa construiesc ceva cu care sa-mi bat joc de "tovarasi" la acele sedinte. Nu cred ca as fi facut-o, ca nu sunt prea curajos si nici nebun sa-mi risc viata. Dar mi-a trecut prin cap. Sa va povestesc despre ce era vorba.

 

M-am gandit la un sistem de redare a sunetului folosind fascicule de ultrasunete, cu care sa perturb sedintele. Initial mi-am imaginat un sistem cu doua transmitatoare de ultrasunete (frecventa cam de 100 KHz) fasciculele fiind trimise dirijat asupra unui grup de persoane, sa se intersecteze deasupra lor, la nivelul capului. Un fascul este de referinta (ca purtatoarea de la BFO), pe frecventa constanta, iar al doilea contine semnal DSB rezultat din modulatie cu semnal audio, ca la transmisiile radio (DSB sau SSB). Stiam ca urechea este un traductor neliniar (caracteristica logaritmica), asa ca mi-am imaginat ca se poate face heterodinare la nivelul urechii. Ulterior mi-am dat seama ca n-ar fi mers, pentru ca urechea are caracteristica logaritmica din cauza de RAA (AGC), adica este liniara pentru variatiile rapide ale presiunii acustice. Dar mi-a venit a doua idee, ca al doilea fascicul sa fie tot o sinusoida, ca si fasciculul de referinta, exact pe aceeasi frecventa, dar modulata in faza cu semnalul audio. Cele doua fascicule interfera la nivelul urechii "berbecilor" si prin variatie de joasa frecventa (semnalul modulator) a presiunii aerului produc senzatia de sunet.

N-am experimentat niciodata acest sistem, a ramas la faza de idee. Nu am avut de unde sa procur difuzoare care sa mearga eficient la frecventa mare.

 

Dupa lovilutie am povestit unui profesor din timpul facultatii, la o cafea, ce-mi trecuse prin cap. Il banuiam de multa vreme ca lucra pentru spionajul britanic, cu alte insarcinari, asa ca nu m-am ferit de el. N-a trecut mult timp (cativa ani) dupa discutia asta si am auzit la postul de radio BBC ca un inginer britanic, specialist in domeniul sonarului (ultrasunete), a realizat un sistem revolutionar de redare a sunetelor folosind fascicule de ultrasunete. Ziceau ca se trimiteau ultrasunete asupra unui auditoriu (sala de spectacole) si se creau efecte speciale, ca si cum sursa sonora ar fi fost chiar in spatele lor, la ceafa. Sunt convins ca era pusa in aplicare ideea mea, pe care n-am brevetat-o.

Va spun toate astea ca sa folositi aceasta tehnica pe la discoteci, spectacole, etc. Si sa va protejati ideile valoroase prin brevete.

 

Se ia semnal sinusoidal de frecventa mare (80-100KHz) si se amplifica pe doua cai. Pe prima se lasa nemodificat (sinusoida pura) si se actioneaza un difuzor de inalta frecventa (eventula plasat in focarul unei oglinzi parabolice). Pe a doua cale oscilatia de 80-100KHz este modulata in faza cu semnalul audio care trebuie sa fie transmis. Se trimite la al doilea difuzor (cu oglinda parabolica) si cele doua fascicule sunt dirijate spre zona de interes.

Exemplu de defazor:

http://www.seekic.com/uploadfile/ic-circuit/2009761858521.gif

http://www.seekic.com/circuit_diagram/Basic_Circuit/0_360%C2%B0PHASE_SHIFTER.html''>http://www.seekic.com/circuit_diagram/Basic_Circuit/0_360%C2%B0PHASE_SHIFTER.html'>http://www.seekic.com/circuit_diagram/Basic_Circuit/0_360

Link spre comentariu

La un VFO de mare stabilitate se pot optimiza multi parametri, dar ramane o problema cu inductanta bobinei. O bobina cu inductanta stabila termic se realizeaza pe o carcasa din sticla de cuart, eventual portelan, cu sarma incalzita sau, cel mai bine, cu argint depus galvanic. Se poate obtine o stabilitate a inductantei la nivelul cristalului de cuart. Condensatorul variabil cu aer are coeficient de temperatura pozitiv si foarte mic. Condensatoarele fixe se pot compensa termic intre ele sau pot fi termostatate usor. Puritatea sinusoidei se obtine prin limitarea amplitudinii oscilatiei cu elemente liniare, termistor cu incalzire indirecta, filament de bec, etc. Sunt metode foarte vechi, dar care raman valabile.

Link spre comentariu

@puriu

 

Ce spuneti dumneavoastra este valabil pentru echipamentul profesional. Chiar si cu inductanta ultra-stabila, daca partea electronica este prost conceputa instabilitatea frecventei este mare. Radioamatorii construiesc bobinele pe carcasa de plastic si cu sarma de Cu emailat. Cu un montaj care sa respecte macar partial ce am spus eu, stabilitatea VFO-ului este buna (pentru SSB si CW). 

Aveti aici o schema buna de VFO.

http://obrazki.elektroda.pl/8386250200_1403437153.gif

Are nevoie si de un etaj separator. In acest sens este bun un repetor pe sursa cu JFET. Poarta JFET-ului din separator se conecteaza la sursele celor doua tranzistoare din oscilator. Chiar daca semnalul luat de acolo este de nivel mic, in acest fel

izolarea oscilatorului este maxima.

Link spre comentariu

O schema interesanta de VFO:

http://elektronika.rukodelkino.com/images/uzlyi/g-vch1.gif

Nu are bootstrapare la intrare (Ci este de ordinul 5-10pF, in functie de parametrii JFET-ului), limitarea (stabilizarea) amplitudinii oscilatiilor se face prin intrarea in saturatie/blocate a lui T3. Dar are impedanta mare la intrare si iesire (unde se conecteaza LC-ul) si este prevazut cu etaj separator. Se pot folosi tranzistoarele BF245 (BF256, J309, etc) pentru JFET, BF254 (255, 214, etc) pentru T1 si BF450 (BF451, BF324) pentru T3. La frecvente mai mici (sub 15 MHz) merg si BC-urile.

Link spre comentariu

Pana la urma este sau nu un "must have" sau un "nice to have" impedante de ordinul M-ohmilor la intrare?

Eu nu am vazut nicio implementare practica a unui etaj oscilator in configuratie bootstrap si consider ca o

asemenea abordare este un fortaj fara rezultate spectaculoase in practica.

 

Daca tot ne adresam incepatorilor, presupun ca este de bun simt sa studiem schemele folosite de producatori

in RTX-urile de amator. Daca cineva va realiza un oscilator la calitatea acestora va fi foarte bine pentru el.

In asemenea oscilatoare nu s-au utilizat nici tehnici bootstrap, nici bucle complicate pentru limitarea amplitudinii,

nici cuplaje de 0,2 pF, etc. Ceea ce a facut japonezul este simplu, reproductibil si verificat in sute de mii de

echipamente produse in epoca respectiva.

 

Lucrurile expuse de dvs. sunt de bun simt, jos palaria pentru efortul de documentare, dar nu sunt adresabile incepatorilor.

Chiar si oameni cu state vechi ca constructori se gandesc serios inainte de a aborda un montaj practic care sa tina

cont de toate principiile, altfel corecte, expuse aici.

Echipamentul meu este produs acum 30 ani si nu "fuge" cu mai mult de cateva zeci de Hz pe ora. Va intreb serios,

este nevoie de mai mult in regim de amator?

 

Inca o schema antica de la Kenwood:

 

Posted Image

Link spre comentariu

Eu am constatat ca fuga de frecventa la oscilatoarele LC (si chiar si la cele cu XT) este in primul rand de la amplificatorul de reactie. De asta trebuie sa se elimine aceasta cauza a instabilitatii frecventei prin complicarea (nu excesiva) a schemei. Cine vrea VFO cu stabilitate maxima, sa tina seama de ce am scris la aceasta postare. Face fiecare dupa nevoi si posibilitati. Un montaj de acest tip nu este complicat, doar cateva piese in plus, legate intre ele in mod inteligent.

Bootstraparea FET-ului de la intrare este necesara daca se lucreaza la tensiuni de pana in 10V, la care variatia capacitatii de intrare cu tensiunea din montaj este mare. Daca se lucreaza la tensiuni mai mari si daca schema este proiectata corect, este suficient ca FET-ul sa fie legat in montaj de repetor de semnal pe sursa. 

 

Se poate incerca schema asta de VFO, data de rusi (ei inca sunt creativi in domeniul asta):

http://elektronika.rukodelkino.com/images/uzlyi/g-vch1.gif

 

Dupa cum se vede, montajul (oscilator Hartley) se poate imbunatati daca se introduce un rezistor reglabil (de 500 ohmi sau chiar de 1kohm) Intre sursa JFET-ului si emitorul tranzistorului pnp, cu care se poate regla reactia pe bucla, cu putin peste pragul de intrare in oscilatie (se stabileste si priza corecta la LC). Si este logica inlocuirea rezistentei de 200k din poarta JFET-ului cu una de valoare mai mare (3-10M).

Schema a fost "rupta" din alta mai mare si ii lipsesc unele parti (nu este complet circuitul de polarizare a celor doua tranzistoare bipolare). Intre baza lui VT1 si masa se conecteaza o dioda Zener de 12V, care se alimenteaza de la V+ printr-un rezistor de limitare a curentului (cam la 5mA).

Montajul se apropie de cerintele enumerate de mine, doar ca nu are amplificator compresor si limitarea amplitudinii oscilatiilor se face pe tranzistorul pnp (saturatie/blocare). Daca reactia este la limita, cu putin peste pragul de intrare in oscilatie, montajul este la fel de stabil ca unul cu amplificator compresor (care are amplificarea maxima in absenta semnalului si i se micsoreaza lent la semnale mari). 

Link spre comentariu

"La j-feturi dispersia tensiunilor de blocare este mare. "

 

  • [*]Cumperi multe, le masori si le imperechezi. Eu am cumparat 1000 (o mie !) de BF256 in urma cu doi ani, la pret sub 0,5 lei/bucata (cred ca chiar cu 0,25 lei). Necazul e ca acum nu dau de punga cu piesele respective. A facut nevasta-mea ordine si nu stiu unde le-a pus.

Este mai bine cu JFET-rile imperecheate si cuplate in cc. Montajul are caracteristica de transfer de limitator. Ceea ce este extrem de important, este sa se regleze reactia (din condensatorul de cuplaj si din rezistenta din emitor) doar cu putin peste pragul de oscilatie. Daca este fortata reactia si amplificatorul intra in limitare puternica, stabilitatea frecventei este compromisa. Si este bine ca in serie cu rezistorul din emitor sa se inserieze o inductanta (drosel pe ferita), ca sa nu se piarda din semnal pe rezistenta respectiva.

Link spre comentariu
  • 2 săptămâni mai târziu...

Foarte bune pentru etajul de intrare al oscilatoarelor de mare stabilitate sunt tranzistoarele MOSFET neprotejate (3N128, BSV81, eventual ROS02 - Fabricat la ICCE - ROMES SA, etc). Au capacitatea de la intrare (poarta - substrat) de maxim 5 pF si este independenta de tensiunea de alimentare si de temperatura. Daca se foloseste si bootstraparea intrarii, influenta amplificatorului (pe partea de intrare) asupra frecventei oscilatiilor este minima.

Problemele cu aceste MOSFET-uri sunt:

1. Se gasesc greu, nu se mai fabrica de multi ani.

2. Se pot distruge usor, chiar si introduse in montaj, daca nu se tine seama de faptul ca in elemente reactive din rezonatoarele serie se dezvolta tensiuni RF mai mari de Q ori decat pe intreg circuitul.

Eu am ars un BSV 81, in urma cu 30 de ani. Era intr-un calibrator (Pierce oscillator) pe 10 MHZ cu XT. Montajul era de genul :

http://www.seekic.com/uploadfile/ic-circuit/20097132038178.gif

http://www.seekic.com/circuit_diagram/Signal_Processing/Oscillator_Circuit/1_MHz_FET_CRYSTAL_OSCILLATOR.html

L-am alimentat la 9V si mergea bine. L-am alimentat la 12V si tranzistorul MOSFET a crapat. Normal tranzistorul suporta mimim 40 de volti intre poarta si substrat, asa ca parea inexplicabila arderea la alimentare cu 12V. Dar prin rezonanta (cuartul in regim inductiv) au aparut tensiuni mari. De acest aspect trebuie sa se tina seama si cand se utilijeaza JFET-uri.

Link spre comentariu
  • 4 săptămâni mai târziu...

 

Trebuie sa mai stiti ca stabilizarea amplitudinii oscilatiilor cu o dioda legata in paralel cu intrarea amplificatorului, este o MARE PROSTIE.

http://mysite.du.edu...ron/circ218.gif

http://www.tradeofic...OSCILLATOR.html

http://www.pan-tex.n...ivers/vfoaa.gif

Dioda respectiva este o sursa majora de instabilitate a frecventei. Capacitatea ei (dinamica in principal, dar si de bariera) depinde puternic de temperatura si de nivelul oscilatiilor.

Mai corect ar fi ca limitarea semnalului sa se faca cu un element de circuit introdus intre etajul amplificator de la intrare (cel bootstrapat) si etajul de iesire. Nu dau detalii, pentru ca vreau sa brevetez ceva. Si pe om trebuie sa-l ajuti, nu sa-l cari in spinare. Trebuie sa cititi si sa ganditi singuri.

@VAX : am vorbit cu prietenul meu HP8561A si mie mi-a spus ca acea dioda limitatoare introduce zgomot de faza . Se gaseste de obicei in oscilatoarele publicate in reviste de peste ocean ( ARRL ....) .Intr-unul din articolele lui Ulrich Rhode se explica detaliat ce se intampla pe acolo . Eu doar am verificat daca se intampla pe bune.

Interesant ca in scrierile tale nu amintesti nimic despre cum ar trebui construit fizic oscilatorul . Dupa umila mea parere este un lucru foarte important ,mai ales pentru amatorul care isi construieste primul oscilator .

Un alt mare minus este legat de netratarea problemelor legate de alimentarea montajului.Este un lucru foarte important care poate anula toate smecheriile pe care le-ai propus tu mai inainte . Daca chiar ai constuit VFO-uri performante atunci ar trebui sa stii si sa atragi atentia unui incepator ca 78xx sau variantele iti spulbera orice urma de performanta a VFO-ului.. Mai bine un zenner , daca nu se doreste un stabilizator mai modern de zgomot redus .

Si apropo , un oscilator L-C bine proiectat si realizat poate avea performante comparabile cu un PLL sau DDS in ceea ce priveste zgomotul de faza si armonicele superioare ( din punctul meu de vedere acestea sunt cele mai importante criterii in evaluarea unui oscilator) ,

Link spre comentariu
  • 4 săptămâni mai târziu...
Functionarea oscilatorului cu armonice determina scaderea frecventei semnalului generat. Din acest motiv este necesar un circuit de stabilizare a amplitudinii oscilatiilor, care sa mentina nivelul semnalului suficient de mic astfel incat amplificatorul sa lucreze liniar.
Am scanat o pagina din cartea "CIRCUITE ELECTRONICE" de D. Dascalu, I. Turic si I. Hoffman, aparura in anul 1981 la Editura Didactica si Pedagogica - Bucuresti, unde este explicat destul de bine acest aspect. Va rog sa cititi cu atentie ce scrie acolo.

DASCALU.rar

Editat de VAX
Link spre comentariu

Alătură-te conversației

Poți posta acum și să te înregistrezi mai târziu. Dacă ai un cont, autentifică-te acum pentru a posta cu contul tău.
Notă: Postarea ta va necesita aprobare moderator înainte de a fi vizibilă.

Vizitator
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Răspunde la acest subiect...

×   Alipit ca text avansat.   Restituie formatare

  Doar 75 emoji sunt permise.

×   Linkul tău a fost încorporat automat.   Afișează ca link în schimb

×   Conținutul tău precedent a fost resetat.   Curăță editor

×   Nu poți lipi imagini direct. Încarcă sau inserează imagini din URL.

×
×
  • Creează nouă...

Informații Importante

Am plasat cookie-uri pe dispozitivul tău pentru a îmbunătății navigarea pe acest site. Poți modifica setările cookie, altfel considerăm că ești de acord să continui.Termeni de Utilizare si Ghidări