UHF-Colpitts-Oszillator im Klasse-C-Modusproblem mit harmonischem Vielfachen

Ich möchte die Frequenz des Quarzoszillators erhöhen, der bei einer Frequenz von 25 MHz oszilliert. Dazu habe ich dem Kollektor parallel zueinander einen LC-Tankkreis hinzugefügt. Ich experimentierte, um zu sehen, ob sich die Frequenz ändern würde.

Aber obwohl ich viele Male nach Kondensator- und Spulenwerten gesucht habe, hat sich die Frequenz nie geändert. Die Amplitude änderte sich, aber die Frequenz blieb bei 25 MHz. Warum hat sich die Frequenz nicht geändert? Wo gehe ich falsch? Hier ist die Schaltung, die ich entworfen habe.

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Ich habe die Spule im Kollektor durch eine Spule mit 3 oder 5 Wicklungswindungen ersetzt. Aber die Frequenz änderte sich immer noch nicht. Ich habe mit den Kondensatorwerten gespielt, und die Frequenz hat sich nicht geändert. Als ich den Kondensator aus dem Tankkreis entfernte, oszillierte er wieder mit 25 MHz, ohne dass sich das Signal änderte. Das Vorhandensein oder Fehlen des Kondensators änderte das Ergebnis nicht. Nachfolgend finden Sie einen Artikel über diese Methode.

http://www.koreascience.kr/article/JAKO201509057414006.pdf

In dem Artikel im Link hat der Quarzoszillator seine Frequenz auf das 2- oder 3-fache erhöht. Wie hat er das erreicht? Ich habe eine ähnliche Schaltung aufgebaut. Aber ich konnte die Frequenz nicht erhöhen. In der Schaltung im Artikel verwenden Sie eine Induktivität am Emitter, Ihre Schaltung. Ich habe dem Emitter eine Spule hinzugefügt, aber das Ergebnis hat sich immer noch nicht geändert.

Vielleicht kann jemand den Artikel nicht öffnen. Ich hänge ein Bild aus dem Artikel an.

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Obwohl ich die Schaltung auf die Platine gelötet habe, konnte ich die Frequenz nicht erhöhen.

@Tony Stewart EE75 @glen_geek

Ich habe viele Male Trial and Error gemacht. Ich habe die Eelman-Werte vieler Schaltungen geändert. Ich beschäftige mich seit 1 Monat damit. Kein Ergebnis. Ich habe alles gelesen, was ich im Internet gefunden habe, um zu sehen, ob etwas fehlt. Ich habe sogar viele Informationen über die Geschichte der Frequenz. Die Tatsache, dass die realen Experimente nicht mit denen in den Büchern übereinstimmen, macht mich sehr müde. Es ist sehr einfach, in der Simulation zu sagen: "Schau, dieses Experiment hat dieses Ergebnis ergeben". Es macht mich traurig, dass ich die Schaltung nicht aufbauen und Ergebnisse aus den Experimenten erhalten kann.

Hier ist die eigentliche Schaltung, die ich gebaut habe, der Schaltplan und das Oszilloskopbild.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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edit:17.02.2022 Ich habe die Schaltung auf einer Lochplatte aufgebaut und gelötet. Im Tankkreis habe ich eine 1uH-Spule und einen 10pF-Kondensator verwendet. In diesem Fall beträgt die Oszillationsfrequenz des LC-Schwingkreises 50 MHz. Aber eine 50-MHz-Oszillation trat nicht auf. Die Ausgabe ist immer noch 25 MHz. Daher hat auch das Löten der Schaltung nicht funktioniert.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Können Sie uns sagen, welche Frequenz Sie erreichen möchten?
>Ich kann die Ausgangsfrequenz der Quarzoszillatorschaltung nicht erhöhen< sollte lauten: "Ich würde die Ausgangsfrequenz multiplizieren ... mit n=1,2,3 ... NB: manche n tun es, manche nicht. Einige Transistoren können, manche können es nicht gut ...
@glen_geek, ich möchte die Frequenz von 25 MHz auf 50 oder 100 MHz erhöhen.
X2-Frequenz (50 MHz) sollte erreichbar sein. Beachten Sie, dass jedes am Kollektortank angebrachte Messgerät seine Resonanzfrequenz stark verschiebt – dieser Tank muss bei 50 MHz resonant sein. Wenn Sie beabsichtigen, ein anderes Gerät mit dieser Kollektorspannung von 50 MHz zu betreiben, ist eine Art Impedanzanpassung erforderlich. 100 MHz ist schwieriger, da der Kollektorstrom bei dieser Frequenz viel kleiner ist als der Strom bei 50 MHz.
Der Betrieb auf einem Steckbrett selbst bei 25 MHz dürfte marginal sein. Ein Betrieb bei 100 MHz ist sehr unwahrscheinlich. Zwischen den Streifen sind Kapazitäten von 1 bis 10 pF wahrscheinlich. Induktivitäten werden ebenfalls vorhanden sein.
@OzGtZt - Hallo, Ihre gepostete "Antwort" hat Ihre ursprüngliche Frage nicht beantwortet. Daher wurde es stattdessen als Bearbeitung, dh als Update, zur Frage hinzugefügt. Wenn Sie nicht die vollständige Antwort auf Ihre eigene Frage schreiben (dh wenn Sie das Problem nicht vollständig selbst gelöst haben, ohne dass weitere Hilfe erforderlich ist), verwenden Sie bitte nicht das Feld "Ihre Antwort" unten. Stattdessen sollten Sie die Frage bearbeiten, um neue Informationen hinzuzufügen, die für alle relevant sind. Weitere Regeln finden Sie im Tour- und Hilfecenter . || Auch @nameBenachrichtigungen funktionieren nur in Kommentaren. Weitere Informationen finden Sie hier .
+1 für die Aufrechterhaltung der Bemühungen. Diese einfache Schaltung ist nicht so einfach mit einem gemeinsamen harmonischen Strom in Ic zu Ie und Ceb positive Rückkopplung sowohl auf die Grundschwingung als auch auf die Oberschwingungen. Was ist besser für dich? 1) eine Schaltung so verhalten, als wäre sie eine Simulation? (mit allen hinzugefügten Parasiten) oder 2) das Design in eines ändern, das weniger empfindlich auf Parasiten eines Steckbretts reagiert? 3) ein viel besseres Design eines Injektionsregelkreises oder einer PLL oder 4) alle nicht idealen Eigenschaften aller Teile lernen, die HF-Diskrepanzen und die Parasiten des Steckbretts verursachen? 5) oder grundlegendere HF-Tricks? oder 6) mehr Theorie lernen?
Ich würde eine "Multiplikator" -Stufe der Klasse C (?) Verwenden, die von diesem Oszillator angesteuert wird.
OK, ich werde von vorne anfangen und den Link lesen. Ich schätze, der Autor hat seine geheimen Werte versteckt, als er dies veröffentlichte. Wie hoch ist Ihr Erfahrungslevel?

Antworten (5)

Warum hat sich die Frequenz nicht geändert? Wo gehe ich falsch?

Der im Kollektor hinzugefügte Schwingkreis ist bei 27,7 MHz resonant. Das ist wegen: -

F = 1 2 π L C

Und die Basis-Quarzoszillator-Lauffrequenz beträgt 25 MHz. Die ganze Idee ist, dass Ihr abgestimmter Schaltkreis im Kollektor Oberwellen der grundlegenden Quarzfrequenz aufnehmen soll, aber 27,7 MHz ist keine Oberwelle von 25 MHz.

Wenn Sie sich die Schaltung im verlinkten Artikel ansehen, werden sie auf die 4-fache Kristallfrequenz eingestellt: -

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Mit anderen Worten, sie stimmen sich auf die 4. Harmonische der grundlegenden Quarzfrequenz ab, und wie ich bereits sagte, sind 27,7 MHz keine Harmonische von 25 MHz.

Habe ich oben im Kommentar geschrieben. .Ich habe den Induktorwert und den Kondensatorwert viele Male geändert, um zu beobachten, ob sich die Frequenz ändert. Aber die Frequenz änderte sich nicht.
Du hast nicht die richtige Kombination ausprobiert, vermute ich.
@OzGtZt hast du eine Antwort auf diese Frage, die du formell akzeptieren kannst, oder hast du noch einige Dinge ungeklärt?
Obwohl ich die Schaltung auf die Platte gelötet habe, konnte ich keine Vielfachen der 25-MHz-Frequenz erhalten. Infolgedessen konnte ich keinen Erfolg haben.
@OzGtZt Wenn wir hier fertig sind, sollten Sie eine Antwort auswählen und sie formell akzeptieren. das wird von Ihnen auf dieser Seite erwartet.

Es gibt 2 kritische Parameter in harmonisch abgestimmten Resonatoren.

  • Q oder Zo und n*fo.

  • Die Auswirkung auf die Wahlauswahl ist die Toleranz der passiven Komponenten und der harmonische Gehalt an Verstärkung und Dämpfung im Grundoszillator bei der gewünschten Harmonischen.

  • Wenn Q von R/X(f) = Qp für den parallelen Resonanzkreis zu hoch ist, dann ist der Wert von LC ein kritischer Treffer oder Fehlschlag. Bei einem typischen Bereich von 1% bis 20% müssen Sie die Kapazität mit einer Varicap- oder Trimp-Kappe addieren oder subtrahieren, um sie abzustimmen. Diese Empfindlichkeit kann reduziert werden, indem die Kollektorstromsenke mit einem parallelen R überbrückt wird. Dies wirkt sich jedoch auch auf die Dämpfung von Verzerrungen durch mehr Oberschwingungen aus. Daher ist 100 eine vernünftige Grenze für die LC-Abstimmung von Q, es sei denn, es wird eine extreme Auswahl oder Abstimmung mit Temperaturkompensation verwendet.

  • Es ist auch wichtig, kurze Leitungen zu haben, wenn Sie auf < 0,1 uH herunterkommen, da der Draht ~ 10 nH / cm beträgt, und eine HF-Entkopplungskappe über die Versorgung in der Nähe des Oszillators legen.

  • Hier simuliere ich es mit einer Spannungsquelle und einem Serien-R, wo Sie die Auswirkungen mit einem Mausrad-Tuning von R über seinen Wert sehen können.

Für eine einfache Stimmung nehmen Sie Ihre 3,3 uH und /4 [uH] für 2f oder /9 [uH] für 3f oder /16 [uH] für 4f und verwenden dann eine sehr enge Konstruktion und kurze Leads. Aber jedes Mal, wenn Sie nxf erhöhen, verringert sich der Zo und Sie müssen den Kollektor mit einem geeigneten R für Q <= 100 oder dem Kehrwert Ihres Toleranzfehlers für die Abstimmung überbrücken.

  • Die Wahl des Transistors wirkt sich auch auf GBW- oder Stromverstärkungs-hFE-BW-Produkte aus, aber Ihre Wahl auf SS9018 ist ausgezeichnet. Worst-Case-Loop-Gain > 1 ist Ihr Ziel.

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Abschluss

Toleranzen und Q (abgestimmt von Ihrem R2) sind wichtige Kompromisse sowie Layout-Verbesserungen.

  • Möglicherweise mussten Sie lediglich Ihre Last von 10 k auf 1 k oder weniger ändern, um das Signal durch den harmonischen Filter zu leiten

Ich nehme an, Sie kennen alle Gleichungen für Q, f und X(f). Referenzen: https://www.cs.ccu.edu.tw/~cwlin/courses/electronics/notes/CH13.pdf https://www.wikiwand.com/en/RLC_circuit

Andere Information

  • Sättigung und Cutoff können Rechteckwellen verhindern, indem sie Verstärkung und falsche Oszillation auf der 3. Harmonischen begrenzen, aber das wird durch den LC-Filter verhindert.
  • Die meisten gekauften Xtals >> 20 MHz sind tatsächlich harmonische Frequenzen oder ein Obertonkristall , garantiert durch Filterung.
"Möglicherweise mussten Sie nur Ihre Last von 10k auf 1K oder weniger ändern, um das Signal durch den harmonischen Filter zu leiten." Ich habe diese Methode ausprobiert. Ich habe keinen Widerstand an den Ausgang angeschlossen. Das Ergebnis hat sich nicht geändert. Dann habe ich die Widerstandswerte von 1k, 100 Ohm bzw. 333 Ohm ausprobiert. Auch hier änderte sich das Ergebnis nicht. Auf dem Bildschirm des Oszilloskops oszillierte ein Signal mit 25 MHz.
Welche LC-Werte hast du verwendet? 50 MHz wären 1,1 uH, dann 470 uH // 10 pF für 75 MHz usw. Simulieren Sie es und erkennen Sie das. und wenn dies fehlschlägt, ist Ihre Wertannahme falsch. Messe Es,
Selbst das Biegen des Spulendrahts kann es einstellen, wenn es < 1 uH ist, daher muss es robuster sein und die Kappe muss ein NP0 oder P120 zur Temperaturkompensation sein
Wenn ich wie im Artikel eine Spule (3,3 uH) an den Emitter anschließe, wird eine Frequenz von etwa 37 MHz erzeugt. Oder wenn ich den Emitter mit dem Jumper kurzschließe, entsteht eine Frequenz von 45 Mhz. Mir wurde klar, dass diese Frequenzen nichts mit dem Quarzoszillator zu tun haben. Denn wenn ich den Quarz ausschalte, schwingt er weiter mit 45 MHz oder 37 MHz. Außerdem bewirkt das Entfernen und Hinzufügen des Kondensators im Schwingkreis im Kollektor keine Frequenzänderung. Lassen Sie mich auch erwähnen, dass die Schaltung auf einem Steckbrett aufgebaut ist.

schematisch

Es ist unklar, was Sie mit den verschiedenen von Ihnen geposteten Schaltplänen erreichen möchten. Versuchen Sie, die Kristallfrequenz zu ziehen oder eine Harmonische der Kristallfrequenz zu verwenden. Sie können einen Kristall nur eine kleine Menge ziehen. Normalerweise wählen Sie eine Harmonische der Quarzfrequenz.

Im oberen Schema ist die Mittenfrequenz der RLC-Schaltung dargestellt 1 2 π L C = 27.7 M H z . Mit der zusätzlichen Kapazität und den Verdrahtungsinduktivitäten liegt die Resonanzfrequenz wahrscheinlich näher bei 16 MHz.
Das untere Schema ist in den 100er MHz.

Einige Dinge, auf die Sie achten sollten. Im roten Kasten sind zwei Kapazitäten zu beachten. Einer ist die Steckbrett- und Verdrahtungskapazität. Auf einem Steckbrett kann die Kapazität zwischen den Reihen erheblich sein. Sie haben auch eine Leitungsinduktivität, die erheblich ist, wenn Sie Induktivitäten unter 1 uH verwenden.

Entfernen Sie bei den Frequenzen, mit denen Sie arbeiten, das Steckbrett und prototypieren Sie es entweder auf einem Perfboard oder im Dead-Bug-Stil (es wird kein Board verwendet). Kürzen Sie die Leitungslängen, um die Leitungsinduktivität zu minimieren.

Fügen Sie am Ausgang einen Emitterfolgerpuffer hinzu, um die Kapazität der Oszilloskopsonde auf der Mittenfrequenz des Tanks zu minimieren.

R0 : Ausgangswiderstand. Der Ausgangswiderstand ist gleich der Induktivität der Spule. R0=2pifL=2pi.25.10^6.3,3.10^(-6)=518 Ohm. Die Ausgangskapazität ist ungefähr gleich der Summe der Oszilloskopsonde und der Kapazität der Steckplatine. Die Kapazität der Platine sei 30 pF, also Ceq = 13 pF + 30 pF = 43 pF. Der Hochfrequenz-Cutoff-Punkt sei "fh". fh=1/(2pi*518*43.10^(-12)=7,1 MHz .Signal wird nach 7,1 MHz schwächer. Um die Sonden- und Platinenkapazität am Ausgang zu neutralisieren, warum schließen wir nicht einen (z 1pF) kleiner Kondensator in Reihe mit diesen beiden Kondensatoren.
Daher erhöhen wir die obere Grenzfrequenz. Wir werden die Herstellung einer Emitterfolgerschaltung los. Macht das keinen Sinn?
Ich denke, was ich gesagt habe, macht nicht viel Sinn. Wenn wir einen 1pf-Kondensator in Reihe schalten, wird die Amplitude des Signals sehr klein.

Hier ist ein Beispiel für das, wonach Sie suchen, aber seien Sie sich bewusst, dass VHF-Multiplikatoren "schwierig" zu "arbeiten" sind.
Diese sind in den alten Amateurfunk-"Schaltplänen" zu finden.
Siehe den unteren Teil dieses Schemas (x3 verwendet). Und dies .
Ich verwende in diesem Schaltplan einen "alten" Transistor ...
Und ein "Steckbrett" ist keine Option.
Simulation kann "lang", sehr "lang" sein ... und nicht "repräsentativ" für den Erfolg.
Aus bestimmten Gründen sind Multiplikationsfaktoren im Allgemeinen ungerade Zahlen (1,3,5 ...).

Hier ist ein Verstärker (erste Stufe) bei 25 MHz, die zweite Stufe ist ein 4-facher Multiplikator bei 100 MHz.

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Eine vollständigere Spektrumansichtsanalyse zeigt die Wellenform am Ausgang und eine Ansicht des Spektruminhalts. :-) --> Filterung erforderlich.

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Und AC-Analyse

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Der Transistor 2N3866 mag "alt" sein, aber er ist immer noch sehr gut für seine beabsichtigten Aufgaben :-).
Ich habe eine ähnliche Schaltung gemacht, aber sie hat nicht richtig funktioniert. Denn das Signal wurde durch den Miller-Effekt abgeschwächt. Außerdem, wie heißt dieses Programm, das Sie verwenden. LTSpice reicht nicht aus, um HF-Signale zu simulieren.
Ich habe diesen Transistor 2N3866 für einen kleinen Sender auf 144 MHz verwendet (Anpassung der Eingangs- / Ausgangsimpedanzen ist notwendig, aber auch eine schwierige Aufgabe). Programm ist jetzt kostenlos microcap12-Spektrum-soft.com/download/download.shtm
Siehe auch diese Beispiele mit Multiplikatoren auf dem 144-MHz-Band und einem auf Basis des 96,7-MHz-Oszillators -> 773 MHz. - (13 cm Leuchtfeuer). Siehe die verwendeten Varaktoren.
Welches Programm ist für die HF-Signalanalyse vorteilhafter? ltspice gegen microcap12
Weiß nicht. Ich benutze seit 40 Jahren nur Microcap. Ich verwende nur LTspice für Geräte ex "Linear Technology" und jetzt "Analog". Siehe ein hinzugefügtes Bild für den Multiplikator, den ich simuliert habe. Beobachten Sie die "Wellenform" und das zugehörige "Spektrum" ... Es gibt viele Harmonische, die gefiltert werden müssen :-)

Q1 ist aufgrund von R4 sehr stark im Klasse-A-Modus. Klasse A ist bekannt für geringe Verzerrung, was bedeutet, dass im Vergleich zur Grundwelle geringe Oberwellen vorhanden sind. Platzieren Sie einen experimentellen Widerstand von der Basis von Q1 zum Batt Neg, um Q1 auszuhungern und ihn in mehr Nichtlinearität zu drängen, was mehr Harmonische bedeutet, die leichter zu finden sein sollten. Wenn Q1 Klasse AB startet und Klasse C läuft, wäre es besser.

UHF-Colpitts-Oszillator im Klasse-C-Modusproblem mit harmonischem Vielfachen
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