Jump to content
ELFORUM - Forumul electronistilor
yo8tot

Un oscilator cu cuarț

Recommended Posts

       Am nevoie de un semnal sinusoidal de intre 0.2V si 1V (in jur de 7MHz) cu zgomot si distorsiuni cat mai reduse. Pentru diverse masuratori. Ceva de genul IM2<-70dBc si IM3<-80dBc, macar. Generatoarele care le am nu prea sunt capabile de asa ceva. Sau daca sunt nu le tine masa. Asa ca acum cateva luni m-am apucat sa inventez un circuit pe gustul meu.

       Prima varianta a fost asta:

20211002-115154.jpg

Sunt de fapt doua oscilatoare acolo. Dar rezultatele nu au fost prea grozave. Asa ca epopeea a continuat. Ulterior am incercat un oscilator cu j-fet din cauza zgomotului 1/f mai mic decat la bipolari. Ceva cam ca aici:

image.png.4a353a04d46794c20f5c94d97a6fbdb7.png

      Problema pe care am observat-o in toate cazurile era lipsa unui mecanism de limitare a amplitudinii. Am masurat si 30Vpp in poarta tranzistorului. Si sunt sigur ca sonda a mai suntat din valoarea reala. Asta insemna distorsiuni severe. Am vazut ca se mai practica limitarea cu diode intre poarta si masa. Surprinzator, clippingul este destul de soft. Si cu un filtru trece jos mai serios s-ar putea obtine ceva interesant. Cu toate astea am continuat sa caut alte solutii. Am impresia ca limitarea cu diode creste phase noise prin scaderea Q-ului cristalului cand se deschid. 

      La unele oscilatoarele de calitate amplitudinea se limiteaza printr-un circuit dedicat de reglare automata care modifica polarizarea elementului activ. Dar se poate si mai simplu. Am observat ca daca adaug o rezistenta intre sursa si masa atunci reactia negativa introdusa este suficienta pentru a evita saturarea tranzistorului. Asa a aparut schema de mai jos:

452618419_joacapen-2(1).thumb.jpg.a2adcb4879b04d070f7155e5dcb6b69a.jpg

      Am folosit un buffer LMH6559 ca sa extrag semnalul din circuitul LC din drena. Capacitatea de intrare a acestui buffer este de doar 1.7pF. Numai bine pentru ca impedanta in drena este destul de mare. Sonda 1:10 produce o scadere vizibila a semnalului daca este conectata acolo. Cum mai aveam un LMH m-am "lacomit" sa scot un nivel si mai mare folosind circuitul L2, C5. Tot montajul mai trebuie rafinat dar rezultatele de pana acum sunt incurajatoare. Cam asa arata semnalul la iesire pe o sarcina de 50Ω:

image.thumb.png.81c586194504dadb706e39c63ac92092.png

Prima armonica este deja la -60dbc fara nici o filtrare suplimentara. Iar nivelul la iesire de 15dBm este mai mult decat suficient.

200SCR46.thumb.PNG.4cc23c2c761b2deaab82332940a78744.PNG

Momentan valorile pentru L2,C5 sunt scoase din burta. Vreau sa vad care e maximul care se poate scoate de acolo pana cand LMH incepe ca distorsioneze. 

Asa arata improvizatia artistica la momentul de fata:

ppp.jpg

 

Link to comment
Share on other sites

Acum 22 minute, yo8tot a spus:

       Am nevoie de un semnal sinusoidal de intre 0.2V si 1V (in jur de 7MHz) cu zgomot si distorsiuni cat mai reduse. Pentru diverse masuratori. Ceva de genul IM2<-70dBc si IM3<-80dBc, macar. Generatoarele care le am nu prea sunt capabile de asa ceva. Sau daca sunt nu le tine masa. Asa ca acum cateva luni m-am apucat sa inventez un circuit pe gustul meu.

       Prima varianta a fost asta:

20211002-115154.jpg

Sunt de fapt doua oscilatoare acolo. Dar rezultatele nu au fost prea grozave.

 

Doar dupa ce m-am uitat bine la placa aia si observand frecventele cuarturilor, doar atunci am inteles ca de fapt subectul aici si scopul final este sa obtii un generator cu doua tonuri, eventual necesar la masuratori de IMD?!

 

 

Link to comment
Share on other sites

LC-ul l-am pus cu rolul de a dubla tensiunea. Ar trebui sa transforme impedanta cu raport 1:4 la 7MHz. A asta in cazul in care iesirea de la primul LMH are avea 50Ω. Ceea ce nu este adevarat

Acum 14 minute, Traian B a spus:

eventual necesar la masuratori de IMD?!

Exact :reytre

Am o colectie de cristale cu diferenta de 20-40kHz pentru aproape toate benzile de radioamatori. Si o cutie mare cu mixere de toate felurile pe care vreau sa le masor.

 

Asta de exemplu este un gain block cu ERA33SM. L-am masurat cu FeelTech6600 dar asteapta niste masuratori mai precise

20211014-125804.jpg

 

 

 

Edited by yo8tot
Link to comment
Share on other sites

A-ha... deci nu este vorba doar de "un oscilator cu cuart"...

Pai in cazul acesta, problema de obicei nu consta atat in nivelul armonicelor (problema armonicelor intotdeauna este rezolvabila folosind filtre) cat este la insumarea celor doua semnale date de cele soua oscilatoare incat produsele de IMD  sa nu apara deja din circuitele respective. Iar in primul caz al placii cu doua oscilatoare cu FET, eu banuiesc ca acolo nu ai folosit etaje separatoare si atenuatoare pentru izolarea oscilatoarelor unul fata de celalalt si care astfel sa evite intermodulatiile in insasi oscilatoarele respective.

 

Acum 1 oră, yo8tot a spus:

 Vreau sa vad care e maximul care se poate scoate de acolo pana cand LMH incepe ca distorsioneze.

 

Masuratorile de IMD in etajele de intrare RF nu au nevoie de semnale foarte mari, adica 15dBm este deja mult si nu ai nevoie de nivel si mai mare. Nu uita ca semnalul la intrarea mixerelor pasive cu diode in inel trebuie sa fie la nivel mult mai redus decat nivelul LO si sub zona lor de compresie.

 

Ceea ce trebuie sa vezi acum este ce IMD poate asigura insumarea (printr-un combiner RF) a doua iesiri din LMH-uri, dupa care eventual sa observi ca nivelul ridicat al semnalelor permite sa poti folosi atenuatoare la iesirea fiecarui etaj generator pentru a imbunatati izolarea iesirilor lor daca este nevoie, si a reduce astfel si mai mult nivelul IMD generat acolo.

 

 

Acum 1 oră, yo8tot a spus:

 Si o cutie mare cu mixere de toate felurile pe care vreau sa le masor.

 

Uau!... Cat de mare si mai ales cat de... plina e cutia aia cu mixere?

Sperie-ma un pic, am vazut dincolo ca ai in cutia cu maimute inclusiv mixere de nivel +23 dBm... sa nu-mi zici ca ai avea si ceva la +27... vreun VAY-1 ?!

 

Link to comment
Share on other sites

1 oră în urmă, Traian B a spus:

banuiesc ca acolo nu ai folosit etaje separatoare si atenuatoare

Pe prima placa exista si un combiner de 6db. Este facut cu torul albastru de la TME cu AL=2200. Nu mai stiu de ce am ales modelula asta, parca a iesit mai bine decat cu materialul 43 sau cu ce mai aveam. Aici este schema placii:

image.thumb.png.12517a1bb1e902b1bb41f07362bcd11d.png

In cazul ideal, cu porturile terminate exact cu 50Ω am masurat o atenuare de 56db la 7MHz intre cele doua porturi de intrare. Este mult mai bine decat orice combiner pe care l-am gasit la Minicircuits. Singurul care se apropie este asta:

https://www.gquipment.com/hybrid-bridge-based/31-power-splitter-combiner-hy1-6db-01-100mhz.html

 

Iar la iesire sunt 2 atenuatuare de 10 si 20db selectabile cu jumperi. Ca sa am return loss mare indiferent de unde il conectez. Intre LMH-uri si combiner nu am pus un atenuator. Bufferul are impedanta de iesire sub 2Ω la 7MHz. Cu rezistenta inseriata de 50Ω impedanta vazuta de combiner ar trebui sa fie exact cat ii place.
 

 

1 oră în urmă, Traian B a spus:

Masuratorile de IMD in etajele de intrare RF nu au nevoie de semnale foarte mari

Asa este. Chiar si cu -10dbm la intrarea in Perseus tot mai raman vreo 110-115db dynamic range. Deci teoretic cred ca pot masura IP3 pana pe la 40db!

In general am urmarit sa obtin un semnal nedistorsionat cat mai mare ca sa pot schimba amplitudine pe izolare, la nevoie. Sau ca sa pot testa direct amplificatoare de nivel mai mare. Ma gandisem chiar la un moment dat sa fac bufferul de iesire cu 2 x  THS3491 care are niste specificatii miraculoase 

 

De mult caut un VAY-1 dar nu prea se gasesc. Am pus ochii pe un LAVI-2VH+ in lipsa de altceva. E un mixer dual dublu echilibrat pasiv cu mosfeturi de nivel mare :)

Sau ar mai fi un clasic H-mode cu 43db IP3 de la SV1AFN. Asta ca sa vad unde e limita de masura a setup-ului meu.

 

Cred ca exprimarea mea nu a fost cea mai fericita si creeat niste asteptari exagerate pentru cutia respectiva:) 

De fapt cutia mea cu RF goodies este o cutiuta. Si nu e plina numai cu mixere:

20211014-154159.jpg

Cireasa de pe tort este mai degraba sursa RFD2315 de zgomot calibrat.

 

 

 

 

 

Edited by yo8tot
Link to comment
Share on other sites

Pentru zgomot si distorsiuni minime trebuie sa luati semnal fie direct de pe cuart, fie de pe condensatorul serie cu cuartul, cu ajutorul unui FET sau MOSFET specializat (alea de care vorbea @VAX, cu capacitati f. mici). Ati încercat cumva si mixere triplu echilibrate?

Link to comment
Share on other sites

Acum 8 ore, franzm a spus:

Pentru zgomot si distorsiuni minime trebuie sa luati semnal fie direct de pe cuart

Pai prima varianta chiar asa si era. De fapt schema de la care am pornit este aceasta (este din cartea Radioreceptoare a lui Florin Cretu):

20211015_105506.thumb.jpg.5e259083999ead97ecb87f5f4e2961a1.jpg

Ceva oarecum asemanator apare in fiecare an si prin ARRL Handbook.

image.thumb.png.83022049f230004670e125100d52d2ec.png

Idea ar fi ca se foloseste cristalul pe post de filtru. In plus nu il suntezi ca sa extragi semnalul. In ambele scheme la mine nu a fost nevoie sa verific cu analizorul distorsiunile. pentru ca se vedea pe osciloscop ca era ori aproape triunghi ori cineva manca o bucata de sinusoida. Iar daca polarizam tranzistorul sa iasa sinus atunci nu mai pornea dupa prima oprire :)  De fapt tot in handbook au o solutie pentru controlul automat al nivelului care cred ca ar rezolva problema cu pornirea.

image.thumb.png.353263b2818ff539d90253096939d73c.png

Bine, acum sa fiu cinstit nici eu nu am avut rabdare sa ii dau de capat. Sunt convins ca ar fi mers in final. Dar mie mi se pare ca solutia cu cuartul in serie doar muta problema in alta parte. Pentru ca nivelul la iesire este mic. Si trebuie amplificat, fara distorsiuni. Si iar o luam de la capat.

 

Un MOSFET normal are in jur de 1pf capacitate de intrare. Nu e departe de bufferul pe care l-am folosit eu. Nu stiu un tip special de MOSFET care sa aiba o capacitate mai mica,si din pacate VAX a fost evacuat de pe forum :) . Poate doar daca il ajuta schema folosita, sunt metode de a scadea capacitatea. Dar LMH6559 are o structura simetrica si nu distorsioneaza chiar la nivele mari. Si are amplificarea fix 1 si impedanta de iesire neglijabila.

 

Mixerele triplu echilibrate pe care am avut ocazia sa le cumpar nu m-au impresionat ca parametrii. Erau de nivel 13 sau 17 si aveau in general izolare slaba LO-IF. In jur de 32-35db daca mai tin minte. Si cu pierderi mai mari, cam 7db. Nu stiu cu ce erau superioare fata de cele dublu echilibrate de nivel similar. 

 

Edited by yo8tot
Link to comment
Share on other sites

       Vreau sa inlocuiesc L1 cu o valoare mai mica. Pentru ca sa cresc precizia reglarii din trimerul C3. Acum nu pot reglez circuitul oscilant din drena tranzistorului fix pe frecventa care trebuie. Trimerul nu se roteste destul de fin. Daca capacitatea totala in paralel cu L1 va fi mai mica atunci trimerul C3 va avea o pondere mai mica. Ma gandesc la o bobina noua undeva intre 700 si 1000nH. Cum am mai multe modele as vrea sa stiu care are Q-ul cel mai mare. Q-metrul meu merge doar la 100kHz. In lipsa unui Q-metru mai performant am conectat pe rand fiecare bobina in paralel cu un condensator de calitate de 665pF si am masurat Q-ul circuitului LC rezultat. In felul acesta am putut sorta bobinele in functie de Q.

       Torurile au Q-ul cel mai mare. Iar sarma argintata si de diametru mare aduce o imbunatatire vizibila. Vezi torurile 7, 8 si 9 care sunt de acelasi tip, au aceeasi inductanta dar difera sarma. Q-ul fiecaruia este foarte diferit.

       Si bobina 3 facuta din sarma groasa argintata are Q mare dar este prea voluminoasa. Dupa cum se poate vedea Q-ul masurat la 100kHz nu da o indicatie despre Q-ul la 7MHz.

Clipboard01.jpgClipboard01.jpg

     Q-ul circuitului LC l-am masurat prin ring down method. Am mai folosit aceasta metoda in trecut si da rezultate similare cu metoda sweep, doar ca este mai rapida. Metoda consta in aplicarea un puls circuitului LC. Apoi se numara oscilatiile rezultate pana cand amplitudinea scade la jumate. Q = 4.53 x numarul respectiv.

SCR09.pngSCR01.pngSCR02.pngSCR03.pngSCR05.pngSCR06.pngSCR07.pngSCR08.pngSCR09.pngSCR10.pngSCR11.pngSCR12.png

Aceasta este instalatia folosita:

20211017-191830-3.jpg

Este un generator de ~7kHz cu 3ns rise time construit cu un 74AC04.

 

 

Edited by yo8tot
Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.



×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.Terms of Use si Guidelines