Hallo,
ich möchte einige Quarze ausmessen. Zur Verfügung steht mir ein
Oszilloskop (50 MHz) sowie ein Sinusgenerator (bis 30 MHz). Vereinfacht
ausgedrückt lege ich das Sinussignal an den Quarz und noch ein
Widerstand in Reihe. Dann verändere ich die Frequenz und schaue mir am
Oszilloskop an, wann die Amplitude am Quarz maximal ist. Somit habe ich
die Resonanzfrequenz. Das gleiche mache ich noch mit je einem
Kondensator in Reihe. Aus den so gewonnenen drei Frequenzen kann man die
Parameter des Quarzersatzschaltbildes ausrechnen. Funktioniert soweit,
nur leider ist ein genaues Ablesen am Scope sehr mühsam und eigentlich
zu ungenau.
Daher habe ich mir überlegt, eine Schaltung zu bauen, die mir einfach
nur den Spitzenwert eines Sinussignals bis 30 MHz misst und z. B.
digital anzeigt. Wie würdet ihr das angehen?
Vielleicht mit einem Präzissionsgleichrichter (OP) und nachgeschaltetem
RC-Glied? Der Kondensator würde sich auf den Scheitelwert der
Sinusschwingung aufladen, welchen ich dann mit dem Multimeter messen
könnte. Anschließend muß halt der Kondensator wieder entladen werden,
aber das kann man ja mit einem Taster machen. Hier kommt es ja auch
nicht auf die Geschwindigkeit an. Genauigkeit spielt auch keine Rolle,
ich muß ja nur wissen, bei welcher Frequenz ein Maximum der Amplitude am
Quarz auftritt.
Ich freue mich auf eure Hinweise.
Viele Grüße
Jens
Hallo Jens,
wenn Du schon ein schnelles Oszilloskop hast, mach doch die Messung etwa
nach der folgenden Methode: Der Quarz kommt als Längswiderstand zwischen
zwei 50-Ohm-Widerstände. Die Serienresonanz ist dann sehr genau an dem
Punkt ermittelbar, an dem die Phasenverschiebung durch den Quarz Null
wird. Die kann man am Zweikanal-Oszilloskop sehr genau erkennen.Durch
den Verlustwiderstand des Quarzes entsteht außerdem eine leicht messbare
Spannungsteilung, aus dem der Längswiderstand errechenbar ist. Wird dann
noch ein einigermaßen genauer Kondensator in Reihe mit dem Quarz
geschaltet, ist aus der Frequenzverschiebung L bzw C0 berechenbar.
Es gab mal einen ausgezeichneten Artikel in den UKW-Berichten zum Thema
einfache Messung von Quarzparametern:
Kristall-Splitter. Detlef Burchard,. 1992/4. 215 - 228
(Im Internet habe ich nur einen englischen Artikel desselben Autors zur
Messung von logarithmischen Verstärkern gefunden:
http://www.clearlight.com/~vhfcomm/pdf/log-conv.pdf
nur als Leseprobe, der Quarzartikel war ähnlich ausführlich mit
praktischen Messungen)
Quarze haben ni<ht nur eine Resonazfrequenz. Es kann zudem als
Parallelresonator und auch als Serienresonator betreiben weden. die
Frequenzen sind oft sogar nicht weit auseinander.
Der Quarz kann auch als Obertonresonator getrimmt sein. Des witeren
ahben sie
Nebenresonanzen.
Man sollte daher schon auch etwas über die Quarze wissen.
Und eine der Messungen an einem 5.Obertonquarz. Die Kapazität des
Quarzgehäuses wurde im unteren Bild mit einer parallelgeschalteten
Induktivität kompensiert. Man sieht die auch von R.H. erwähnten
mehrfachen Resonanzen.
Giga-Tech hat sie noch in der Liste stehen:
CF 300 B Dualgate /GaAs 5, 11 €
CF 300 C " 6, 14€
aber ein anderer FET sollte auch gehen, die Frequenzen sind ja nicht so
hoch.
Die Stabilität des Generators muß natürlich hoch sein, ein
freischwingender Wobbeloszillator ist zu instabil. Heutzutage ist ein
DDS dafür gut, die gabs 1994 noch nicht. Die Messungen damals wurden
laut Text auch versuchsweise mit alten Röhrengeräten gemacht, Bj. 1954
und 1965, schmalbandig gewobbelt über eine nachträglich eingebaute
"Feinverstimmung". Die Fotos sind aber mit einem selbstgebauten
Generator des Verfassers entstanden.
Nachtrag:
Drei Hefte zuvor (1/1992 S.43-50) hatte derselbe Autor einen Artikel
über MESFETs, dort ist die Schaltung näher erläutert. Ein normaler
DG-MOSFET sei fast so gut, (Reichelt hat ja noch BF961, BF980/80/82 im
Programm). Es geht vor allem um geringe Rückwirkungskapazität und hohe
Vorwärtssteilheit. Wichtig ist eine hochohmige Ansteuerung und
Auskopplung am Quarz. Im Vorgängerartikel wird eine "HF-Stromquelle"
gezeigt, die der ersten Stufe hier ähnelt. Die zweite Stufe wird als
HF-Tastkopf bezeichnet.
Vielen Dank Christoph für die vielen Informationen, ich werde mich heute
mal dran setzen.
Schade, dass es die alten UKW-Berichte nicht auf DVD gibt. Wäre doch mal
eine Anregung für den Verlag, einfach mal Hefte von 10 Jahren auf den
Scanner zu werfen und anschließend zu brennen. Der Aufwand ist bei 4
Heften pro Jahr eigentlich überschaubar. Ich würde es sogar machen,
gegen einen Satz DVDs :)
Zu dem Transistor, BF998 hätte ich sogar hier. Ob der auch geht? Muß mir
das wie gesagt heute mal ansehen.
Aber ich hätte noch eine andere Frage. Ich bräuchte einen einfachen
Rauschgenerator bis ca. 30MHz. Im Internet fand ich gestern diese
Schaltung:
http://www.qsl.net/dk3wi/HF_Noise_Generator.html
Klingt ja recht interessant und vor allem einfach. Taugt die was? Ich
will damit Quarzfilter so ungefähr ausmessen/abstimmen. Oder mit welchen
Schaltungen habt ihr sonst gute Erfahrungen gemacht? Wäre natürlich gut,
wenn sie mit Bauteilen realisierbar wäre, die problemlos erhältlich
sind. Eben wie die obige Schaltung.
Viele Grüße
Jens
