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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Colpitts Oszillator schwingt nicht


Autor: Matze K. (thematze)
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Hallo,
ich habe Probleme meinen Colpitts Oszillator zum schwingen zu bekommen. 
In der Simulation läuft alles wie gewünscht, doch nach dem ich die 
Schaltung auf eine Lochplatine aufgelötet habe passiert nicht mehr viel. 
Der Oszi zeigt am Ausgang nur 50Hz Rauschen. Als Induktivitär benutze 
ich eine aufgelötete SMD(0603) Induktivität mit 0,8uH. Der Transistor 
ist ein BC 489. Die zu erreichende Frequenz sollte zunächst nicht so 
wichtig sein, aber dennoch im MHz Bereich liegen.
Es wär toll wenn mir jemand Helfen könnte. Vielen Dank schon mal im 
Vorraus.

Autor: machma (Gast)
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Machmal R 4 = 10k Ohm !

Autor: Matze K. (thematze)
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Dann schwingt ja nicht mal was in der Simulation.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Wo hast du denn diese Schaltung gefunden?

Ich meine, den Colpitts könnte man einfacher gestalten, und ein paar 
Bauteile anders platzieren. Hatte mal damit zu tun, ich schau mal nach.

Autor: Matze K. (thematze)
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Wo hast du denn diese Schaltung gefunden?

Ich habe die Schaltung auf http://www.spicelab.de/colpitts.htm gefunden 
und dachte wenn ich sie genauso nach baue schwingt sie genauso schön in 
wie in PSpice. Aber leider war das nicht so. Hast du ne einfache 
Colpitts Schaltung die auch aufgebaut getestet wurde?

Autor: Route_66 (Gast)
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Hallo!
Ich halte das L/C-Verhältnis für gewagt. Vermutlich verhindert die 
schlechte Güte das Schwingen der praktisch aufgebauten Schaltung?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Ich halte das L/C-Verhältnis für gewagt.
Richtig, den Verdacht habe ich auch. Mein letzter analoger Oszillator 
ist zwar schon etwas her, aber irgendwie passen für mich die 
Bauteilwerte nicht zusammen:
> 4,7nF
> 0,8uH.
> im MHz Bereich
Damals der Detektorempfänger war für Mittelwelle auch mal gerade so im 
MHz Bereich und hatte deutlich kleinere Kondensatorwerte.
So etwa: http://www.qsl.net/dk3wi/detektor.html

Und zudem dürfte die Belastung durch die Mittkopplung (R5, C6) auch noch 
mit reinfunken.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Na klar, der hat Stabilitätskriterien bzw. Schwingbedingungen. Wenn die 
Dämpfung zu groß bzw. die Kreisgüte zu klein ist, schwingt er nicht an.

Der Zweig R5/C6 erscheint mir auch merkwürdig. Dann ist der Colpitts 
normalerweise auch emittergekoppelt.

Notfalls hab ich ne Schaltung, die funktioniert. Allerdings mit etwas 
anderen L und C, für 100kHz ausgelegt.

Grundsätzlich, sollte es aber machbar sein. Colpitts in höheren 
MHz-Bereichen ist schon uralt.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Auch mit meiner Version des Colpitts-Oszillators, funktioniert die 
Simulation mit deinen Werten für L und C ganz gut. Und zwar, bis ich zu 
L einen Verlustwiderstand mit etwas mehr als 1 Ohm hinzu füge.

Mehr als 3,6MHz, da kann es gut passieren, daß sich im Versuchsaufbau 
auf Lochraster nichts mehr tut, wenn der Aufbau nicht absolut sauber 
ist. Möglicherweise treten kapazitive bzw. induktive Streuungen auf, die 
die Funktion der Schaltung behindern.

Außerdem sind die ohmschen Verluste in der Simulation nicht 
berücksichtigt, sondern L und C ideale Bauteile.

Festinduktivitäten haben gelegentlich einen hohen ohmschen Anteil, da 
könntest du mal ins Datenblatt schauen, und den Wert in die Simulation 
mit einfügen.

Wie Route_66 und Lothar Miller schon schrieben, kann man eben auch noch 
die Güte durch Variation von L und C beeinflussen.

Autor: Wolf (Gast)
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> BC 489
 ECA-Liste D9/e
Anschlüsse richtig rum? (entgegen eines BC 237)

Autor: Matze K. (thematze)
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Ja der Transistor ist in der richtigen Reihenfolge angeschlossen.

Autor: Matze K. (thematze)
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Meine eigentliche Idee war die Schaltung im Anhang. Der Transmitter 
sollte so klein wie möglich sein. Doch hab ich diese nicht zum Schwingen 
bekommen. Die Iduktivitär liegt hier bei 0,82uH und die Kapazität im pF 
Bereich, was zu einer Frequenz im MHz Bereich führt. Re=200, Rb1=62k, 
Rb2=47k, R0=200, Ce5pF, Cb1=1uF, Cb2=33pF. In Pspice hab ich mit diesen 
Werten kein Ergebniss erhalten.

Autor: Wolf (Gast)
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Müssen Vin und Vout miteinander verbunden werden wie bei einem 
Multivibrator, oder was soll Vin bedeuten?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Die bekomme ich auch noch zum Simulieren (PSPICE), allerdings ohne die 
Ausgangsstufe mit Q2.

Allerdings muß Vin niederohmig gegen Masse sein, da ist wohl ein 
niederimpedanter Vorverstärker vorne dran.

Dann wird die Stufe um Q2 der Schaltung Energie entziehen, d.h., 
dämpfen. Das muß man noch weiter erforschen.

Autor: Matze K. (thematze)
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Das ist ne gute Frage. Ich habe diese Schaltung aus einem IEEE Paper. 
Ich dachte mir zuerst das ich an Vin die Gleichspannung von 1.6V anlege 
und an Vout das modulierte Signal bekomme. Hat vielleicht jemand eine 
Idee wie man diese Schaltung zum Laufen bekommt? Die nächste Frage ist, 
wie dimensioniert man Cf, da dieser nicht angegeben war im Paper.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Wolf schrieb:

>Müssen Vin und Vout miteinander verbunden werden wie bei einem
>Multivibrator, oder was soll Vin bedeuten?

Matze sprach gerade von Transmitter. Das soll wohl ein 
Einfachst-Funkgerät werden.

Autor: Matze K. (thematze)
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@Wilhelm Ferkes
Kannst du mir vielleicht mal deine pSpice Simulation schicken? Bei mir 
bewegt sich nämlich immer noch nichts.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Bitte!

Kann sein, daß die Bauteile etwas spinnen, wenn deine Bauteile-Library 
anders ist. Das mußt du dann korrigieren.

Autor: Matze K. (thematze)
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Könnte vielleich mein ganzes Problem daran liegen das ich einen 2N3904 
als Transistor verwende?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Der 2N3904 ist auch brauchbar, hat ähnliche Daten wie ein BC548. Das 
sollte gehen.

Noch was zur Simulation:

Ich habe Final Time 1ms gewählt, und Step Ceiling auch entsprechend 
klein, bei 10ns.

Wählt man Final Time zu kurz, kann es passieren, daß man wegen langer 
Einschwingzeiten glaubt, die Schaltung würde nicht funktionieren.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Matze,

>Die Iduktivitär liegt hier bei 0,82µH und die Kapazität im pF
>Bereich, was zu einer Frequenz im MHz Bereich führt.

"0,8µH" und "MHz-Bereich" beißt sich irgendwie. Das schwingt doch eher 
in der Nähe von 100MHz, oder?

Kai Klaas

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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@Matze:

Sorry, ich hatte für die beiden C noch die alten Werte von oben. Hab sie 
jetzt auf 5pF gesetzt, die Simulation geht aber immer noch.

Final Time 100us, Step Ceiling 100ps.

Der Transistor möchte jetzt schon erheblich mehr Basisstrom, habe RB auf 
5k gesetzt. Sind auch 112 MHz. Das Signal bekommt erhebliche Beulen, 
Oberwellen. Man könnte mal über einen Transistor mit höherer 
Transitfrequenz nach denken. Die hier verwendeten liegen zwischen 200 
und 300 MHz. Auch sehen die anderen Bauteile und der Aufbau in 
HF-Schaltungen oft anders als gewöhnlich aus.

Autor: Matze K. (thematze)
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Vielen Dank für die  Hilfe mit dem Colpitts. Ich werde nun versuchen die 
Schaltung im Anhang zum Laufen zu bekommen. Hat  vielleicht jemand eine 
Idee wo ich dort die versorgung anlegen muss damit der schwingt? Was 
bewirkt die Kapazität Cf und wie groß sollte sie Dimensioniert werden? 
Ist diese nur zur Kopplung an die nächste Stufe?

Autor: Arno H. (arno_h)
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Stand im Titel des IEEE-Papers irgendwo das Wort "Jammer"?
Eine ähnliche Schaltung geistert durchs INet, allerdings mit einer Art 
Zwischenbasisschaltung des Oszillatortransistors und mieser Performance.
Stöber hier mal ein wenig: http://www.senderbau-forum.de.vu/

Arno

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Matze,

>Hat  vielleicht jemand eine Idee wo ich dort die versorgung anlegen muss
>damit der schwingt?

Dort, wo Vcc steht?

>Was bewirkt die Kapazität Cf und wie groß sollte sie Dimensioniert
>werden? Ist diese nur zur Kopplung an die nächste Stufe?

Was willst du denn genau machen? Willst du was modulieren? Oder die 
Frequenz ziehen? Auf welcher Frequenz soll das überhaupt schwingen?

Kai Klaas

Autor: Matze K. (thematze)
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Also ein Jammer sollte es nicht sein. Ich möchte einen Mini FM Sender 
bauen, der im Bereich um die 150MHz schwingt. Er soll mit so wenig wir 
möglich Teilen angefertigt werden. Das beste wäre, wenn ich diesen hier 
zunächst in Spice simuliert bekomme, doch bis jetzt tut sich nichts. Ich 
habe nun die Versorgung zwischen VCC und Masse angelegt. Das Signal was 
über Vin hinzukommt soll moduliert werden und an Vout über Antenne 
rausgehen.
Hat jemand vielleicht eine Idee warum die Schaltung in Spice nicht läuft 
und wozu die Kapazität Cf dient?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Matze K. schrieb:
> Ich möchte einen Mini FM Sender bauen, der im Bereich um die 150MHz
> schwingt. Er soll mit so wenig wir möglich Teilen angefertigt werden.
Machs doch so, wie es vor dir alle gemacht haben:
http://xedox.de/elektronik/bilder/sender.gif
http://www.electronics-lab.com/projects/rf/002/index.html
http://homepage.univie.ac.at/johann.doblhofer/send...

Autor: Matze K. (thematze)
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> Notfalls hab ich ne Schaltung, die funktioniert. Allerdings mit etwas
> anderen L und C, für 100kHz ausgelegt.

Du hattest geschrieben das du nen Colpitts hast der funktioniert, 
könntest du mir den mal schicken?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Matze,

>Ich möchte einen Mini FM Sender bauen, der im Bereich um die 150MHz
>schwingt.

Ist das nicht verboten??

Kai Klaas

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Matze K. schrieb:

>>Notfalls hab ich ne Schaltung, die funktioniert. Allerdings mit etwas
>>anderen L und C, für 100kHz ausgelegt.

>Du hattest geschrieben das du nen Colpitts hast der funktioniert,
>könntest du mir den mal schicken?

Im Grunde ist das der Dateianhang von gestern, bei mir funktionierte die 
Simulation noch. Hast du bei Step Ceiling und Final Time auch die 
zugehörigen Zeiten eingestellt?

Die Schaltung, mit der ich mal zu tun hatte, lief in einem Oszillator 
mit nur 100 kHz, das geht da noch mit SMD-Bauteilen und ganz normaler 
Bestückung der Platine. 150 MHz sind aber ganz andere Größenordnungen, 
wo HF-Gesetze beim Aufbau beachtet werden müssen.

Dann handelte es sich bei mir auch nicht um einen Transmitter, sondern 
um einen Metalldetektor. Der Colpitts-Oszillator hat eben noch viele 
andere Anwendungen.

Der letztgenannte Link aus dem Beitrag von Lothar Miller sah noch ganz 
gut aus, da gab es einen Prüfsender in deinem Frequenzbereich, auch mit 
Fotos zur Ansicht.

Ich schau mal weiter, ob ich noch was finde, oder simuliere...


@Kai:

>>Ich möchte einen Mini FM Sender bauen, der im Bereich um die
>>150MHz schwingt.

>Ist das nicht verboten??

Naa, diskutieren darüber wird doch noch erlaubt sein? Auch in Links und 
Büchern gibt es doch Anleitungen. Die enthalten aber oft auch den 
Vermerk, daß die Bestimmungen der Behörden zu beachten sind.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Wilhelm,

>Naa, diskutieren darüber wird doch noch erlaubt sein?

Matze will das Ding auch bauen, nicht nur drüber diskutieren...

Kai Klaas

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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@Kai:

>Hallo Wilhelm,

>>Naa, diskutieren darüber wird doch noch erlaubt sein?

>Matze will das Ding auch bauen, nicht nur drüber diskutieren...

Oh ooh, das hat sich allmählich über den Thread auch so entpuppt. Das 
wird wohl noch mit etwas Schweiß verbunden sein... ;-)

Autor: Route_66 (Gast)
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Hallo!

> Matze will das Ding auch bauen, nicht nur drüber diskutieren...

Da habe ich bei Matze überhaupt keine Angst. Wie sagt man so schön: 
Verstärker schwingen immer, Oszillatoren nie!

Autor: Silvio K. (exh)
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Hallo Matze,
miss mal den Gleichstromwiderstand deiner Spule oder versuche mal ob 
deine Simulation mit angenommenen 0.5 Ohm Reihenwiderstand zur Spule 
noch anschwingt. Oftmals sind die Spulen gar nicht so gut wie man denkt.
Gruß

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Silvio K. schrieb:

>Oftmals sind die Spulen gar nicht so gut wie man denkt.

In der Simulation klappt ja noch alles fein. Ich tippe auch auf die 
SMD-Spule. Man schaue sich doch mal die Spulen in den zuletzt geposteten 
Links an. Die Jungs bei HF nehmen ja nicht umsonst dicken Draht, und 
polieren und versilbern noch die Oberfläche.

Autor: Matze K. (thematze)
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Ich denke auch das die SMD Spule das Problem war. Sie hat einen 
Widerstand von fast 5 Ohm und das bringt auch meine Simulation ausm 
schwingen. Ich werde jetz mal versuchen mir selber eine Induktivität zu 
basteln, als Luftspule. Vielen Dank schonmal für den guten Tip:)

Autor: Silvio K. (exh)
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5 Ohm !?, Wahnsinn, so schlecht hätte ich es nicht gedacht. Danke für 
das Feedback.

Autor: Matze K. (thematze)
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Ich habe nun auch die Schaltung zum Schwingen bekommen auf einem 
Steckbrett. Nun schwingt die Schaltung komischerweise auch mit der 5 Ohm 
schlechten SMD Induktivität. Nun muss ich die Schaltung auf 150MHz 
bringen. Vielen Dank schonmal an alle die mir geholfen haben. Ich werde 
euch weiterhin wissen lassen wie es weiter geht. Der erste Schritt ist 
erst einmal getan:)

Autor: Matze K. (thematze)
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Ich habe heute verschiedene Spulen probiert um auf eine Frequenz von 
150MHz zu kommen. Mein Problem ist:
Mit der SMD Spule 1.2uH und 4 Ohm Innenwiederstand kann ich mit den 
Schwingkreiskondensatoren bis auf 4.7pF runter gehen wobei ich eine 
Frequenz von 30Mhz erreiche(gemessen).
Verwende ich eine Luftspule mit 0.5uH kann ich mit den Kondensatoren 
nicht unter 120pF gehen, da sonst keine Schwingung mehr zu sehen ist.
Hat jemand eine Idee wie ich die 150MHz mit dem Colpitts erreichen kann?

Autor: Silvio K. (exh)
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Matze K. schrieb:
> Frequenz von 30Mhz erreiche(gemessen).

Wie misst du? Mit Tastkopf oder ohne?
...denn mir steigender Frequenz kommen HF-Effekte dazu, die dir den 
Oszillator während der Messung verstimmen.
Gruß

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Silvio K. schrieb:

>Wie misst du? Mit Tastkopf oder ohne?

Klar, bei den Kondensatoren mit nur ein paar pF und direkt am 
Schwingkreis verstimmt der Tastkopf sicher schnell mal was.

Eventuell könnte man besser an der Basis des Transistors messen...

Autor: Matze K. (thematze)
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Ich messe mit Tastkopf aber hab auch schon an nem Frequenzanalysator im 
Raum gemessen. Ich habe mich jetzt umentschieden und nen Colpitts in 
Kollektorschaltung aufgebaut(Anhang). Die Kapazitäten in Reihe sind 2.2 
pF und die Induktivität 1,0uH. Das tolle an der Schaltung ist, das ich 
hier auch die SMD Induktivität mit 1,2uH nehmen kann da der Frequenzgang 
im Datenblatt das zulässt. Der Emitterwiderstand ist 100 Ohm und somit 
komme ich auf 180MHz. Meine nächste Aufgabe besteht nun darin ein Signal 
einzukoppeln, wo ich im Moment noch etwas ratlos bin.

Grüße Matze

Autor: Karl (Gast)
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Die Schaltung von Matze kann nicht funktionieren, es sollte ein Colpittz 
in Basisschaltung sein.... dazu fehlt der Kondensator von der Basis nach 
GND  (HF mäßig)
Über den Eingang kann NF moduliert werden.
Ebenso fehlt das Schwingkreis-C, parallel zur Spule, dieses soll durch 
zwei Cs in serie realisiert sein, der Mittelabgriff kommt an den 
Emitter. Das C welches an VCC geht hat 5- 10x den Wert des Cs das am 
Kollektor liegt.
Das C zur Auskopplung Q2 möglichst klein.
Cb2 ist Unsinn. C E-K entfällt.

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