Hallo miteinander!
vor kurzem habe ich zu Übungszwecken einen Oszillator mit einer
gedruckten PCB Spule gebaut. Dieser sollte mit einem BFR540 Transistor
bei ca. 10-15 MHz auf einer doppelseitigen Platine (FR4)betrieben
werden. In der Simulation klappte alles einwandfrei, doch nachdem die
Schaltung physikalisch da war, stellte ich fest, dass der Oszillator
nicht schwingt (keine Schwingungen am Ausgang messbar).
Im Anhang poste ich das Layout und die LT-Spice Simulation dazu (mit
Transistor-Modell)
kann mir jemand auf anhieb sagen, ob und wo in meiner Schaltung ein
(Denk?)fehler vorliegt?
Grüße Berliner
Du kennst wohl noch nicht den alten Spruch: "Alles schwingt, nur der
Oszillator nicht!"
P.S.:
Warum koppelst du nicht über die Vcc-Leitung aus?
Da ist bestimmt mehr HF als an deinem Ausgang.
Ja so ist das immer, ein Verstärker soll nicht schwingen,
aber er schwingt, ein Oszillator soll schwingen,
aber er schwingt nicht. Wie bei einer Rudi Carrell show,
wo er mit Schiffe in der Badewanne gespielt hat.
Die Schiffe sind alle untergegangen, nur das Uboot
wollte nicht untergehen. Um den Fehler zu finden,
brauchen wir erst mal den Stromlaufplan.
Ein weiterer Fehler ist es für 10MHz einen BFR540 zu verwenden.
Dieser Trasistor hat eine fT von 9GHz, und es ist nicht ausgeschlossen,
dass er auf einigen GHz schwingt, ohne dass du es merkst.
Für so langsame Frequenzen wäre ein NF-Transistor wie der BC547 richtig.
P.S.:
Günter Lenz schrieb:> Um den Fehler zu finden,> brauchen wir erst mal den Stromlaufplan.
Den gibt es.
In der asc-Dastei ist die pSpice-Simulation.
Hp M. schrieb:>> Um den Fehler zu finden,>> brauchen wir erst mal den Stromlaufplan.>> Den gibt es.> In der asc-Dastei ist die pSpice-Simulation.
Super. Und die Beschreibung ist auf Sanskrit. Kann man ja
voraussetzen, dass ein Elektroniker Sanskrit beherrscht...
Possetitjel schrieb:> Kann man ja> voraussetzen, dass ein Elektroniker Sanskrit beherrscht...
Wo siehst du Sanskrit?
Wie auch HelmutS schon bemerkte, fehlt da lediglich ein
Abblockkondensator, sonst kommt mehr HF aus der Speiseleitung als aus
dem Ausgang der Schaltung.
Wenn der Kollektor dann HF-mäßig an Masse liegt, ist bei diesem
Transistor zu befürchten, dass die Schaltung im GHz-Bereich schwingt.
Hallo,
sieht nach Copitts-Oszillator aus. Da scheinen mir aber 2n für C2 und C3
etwas groß.
0,8µH und ein Kreis-C von rund 300pF ist für ca. 10MHz zumindest ein
ungünstiges LC-Verhältnis.
Kann mich aber auch täuschen.
Gruß aus Berlin
Michael
100pF parallel ist etwas auf der kleinen seite, soviel hat man schnell
mal als parasitaeten Wert. Lieber diesen Parallel Cap etwas groesser,
dafuer die Spule etwas kleiner.
Hmmm, Du hast mit dieser gedruckten Spule auch einen ordentlichen
parasitären Kondensator gebastelt.
Ob es daran liegt? Keine Ahnung, könnte aber sein.
Old-Papa
Macht doch einfach ein png davon. Nicht alle haben LTSpice, resp wollen
sich erst eine app downloaden, und einen Datensatz downloaden, wenn
man's besser per bild im png format macht.
Ich zum Beispiel. Ohne PNG laeuft nichts.
Wow, danke für eure Zeit und Tipps !
Ich werd auf jeden Fall nochmal den DC Arbeitspunkt prüfen,
Blockkondensator einfügen und wenn's nicht funktioniert, den Transistor
tauschen. Werde mich während der Feiertage damit auseinandersetzen.
Mit AC Arbeitspunkt hab ich im Moment keine Erfahrung: ein richtiger
Zeitpunkt zum Sammeln also :-)
Anbei, wie gewünscht der Schaltplan als *.png
Ich fasse nochmal zusammen:
- Blockkondensator einbauen
- C2 und C3 auf 47pF-100pF verringern (2n passen nicht zur Frequenz)
- R3 auf 22 Ohm reduzieren (schwingt leichter an)
- R2 auf 330 Ohm vergrößern (Stromaufnahme 6mA)
IMO ist die Spule noch tragbar. Sie könnte jedoch auf dem TOP-Layer
fortgesetzt werden, dann wären 2-3µH erreichbar.
Helmut S. schrieb:> Hallo Günter,> immer wenn man hier eine Datei mit .asc findet, dann ist das der> Schaltplan für LTspice.> LTspice ist ein kostenloses Simulationsprogramm. Das ist inzwischen das> "Schweizer Taschenmesser" des Elektronikers. Damit kann man "alles"> machen.
Als ich kein LTspice hatte, konnten die Foristen mit LTspice
jede praktisch funktionierende Schaltung zu Müll erklären.
Seit ich LTspice kann, wird offiziell kaum noch simuliert.
LG
OXI
B e r n d W. schrieb:>>> Copitts-Oszillator aus.>> Clapp-Oszillator.>> Beim Clapp wäre C4 in Reihe zu L1, deshalb Colpitts!> https://de.wikipedia.org/wiki/Clapp-Schaltung
Wikipedia halt.
Ist trotzdem eine Clapp-Schaltung.
Zumindest weiss ich jetzt wo R3 herkommt. Weia!
Best of Wikipediaartikel:
"Mit der Spannungsverstärkung des Transistor von 0.99 und dem
Spannungsteiler R3, R4 ergibt sich eine Gesamtspannungsverstärkung von
etwas über 1" Trööööööööt
LG
OXI
Danke für eure Tipps,
passive Bauteile habe ich weitgehend zusammengesucht, aktive werde ich
später bestellen müssen, wenn Änderungen an passiven Bauteilen nicht
funktionieren.
Zur Schaltung: diese wurde dem Buch "Schaltungstechnik – Analog und
gemischt analog/digital" (Kapitel 5.5.3 AM/FM-modulierbarer Oszillator,
Bild: Schaltungsvorschlag für einen AM/FM-modulierbaren Oszillator) von
Johann Siegl entnommen.
berliner schrieb:>> Zur Schaltung: diese wurde dem Buch "Schaltungstechnik – Analog und> gemischt analog/digital" (Kapitel 5.5.3 AM/FM-modulierbarer Oszillator,> Bild: Schaltungsvorschlag für einen AM/FM-modulierbaren Oszillator) von> Johann Siegl entnommen.
Tja, bei HF gibt es zwischen (theoretischem) Schaltplan und
tatsächlicher Hardware immer Überraschungen.
Hättest Du einen Verstärker gebaut, würde dieser ganz sicher schwingen
;-)
Old-Papa
berliner schrieb:> Danke für eure Tipps,> passive Bauteile habe ich weitgehend zusammengesucht, aktive werde ich> später bestellen müssen, wenn Änderungen an passiven Bauteilen nicht> funktionieren.>> Zur Schaltung: diese wurde dem Buch "Schaltungstechnik – Analog und> gemischt analog/digital" (Kapitel 5.5.3 AM/FM-modulierbarer Oszillator,> Bild: Schaltungsvorschlag für einen AM/FM-modulierbaren Oszillator) von> Johann Siegl entnommen.
Da ist aber der Emitterwiderstand 500Ohm und es wurde ein 2N2222
verwendet. Wenn schon abkupfern, dann konsequent.
Hallo,
@OXI Tagdesnein: für Clapp sprechen die recht großen Cs mit 2nF, die
liegen dann ja im Serienschwingkreis. Dann stört mich aber der
Parallel-C zur Spule.
Wenn Colpitts (zumindest hat jeder mein fehlendes "l" mitkopiert ;-))
sind mir die 2x2nF zu groß, die liegen dann ja in Reihe zu 220pF
parallel zum Schwinkreis.
Andererseits verringert diese den Einfluß der
Transistor(Röhren)kapazität, das war ja wohl der Vorteil des
Clapp-Oszillators.
War aber alles nur von drüberschauen, das Dokument jetzt enthält sich da
ja offenbar einer Zuordnung.
Gruß aus Berlin
Michael
Michael U. schrieb:> Hallo,
Clapp = Colpitts mit kapazitiver Transformation.
Bei Clapp ist deshalb die Spannung am Kreis höher
als die am aktiven Element.
berliner schrieb:> Zur Schaltung:
Eine Triode benötigt schon deutlich mehr HF-Spannung
zwischen Katode und Gitter als ein BJT zwischen
Emitter und Basis. Deswegen macht man bei BJT-Oszillatoren
eigentlich C4 kleiner als C3. Das mit R3 ist Huddel.
Setze mal einen Lötzinnklecks bei R3.
https://www.mikrocontroller.net/attachment/278211/Schwinger_mit_BJT_002.asc
LG
OXI
Ich würde R3 kleiner machen, oder weglassen.
R2 größer machen, C2 und C3 kleiner machen.
Bei meinen Schaltungen habe ich immer C2 / C3 = 5 gemacht.
Probehalber mal eine größere Luftspule anlöten, wenn
es dann schwingt, weißt du das die Kondensatoren zu groß sind.
Dann würde ich noch einen Stützkondensator parallel
zur Betriebsspannung schalten. Ist die Leiterplatte
zweiseitig? Nicht das du auf der anderen Seite der Spule
noch die volle Kupferfläche hast?
Hallo miteinander,
hab ein Paar Stützkondensatoren eingefügt, 1µF, 100nF und 500pF. Noch
keine Besserung wie man die Plots sieht. werde als nächstes R3 = 0 Ohm
setzen und die C2 - C3 auf 100 pF setzen.
Grüße Berliner.
@berliner
Der schwingt nicht, das Oszilloskop fängt die Signale aus der Umgebung
auf.
Könnten wir ein neues Schaltbild haben, da sich ja einiges geändert hat?
Wie schon angesprochen: das LC-Verhältnis ergibt eine viel zu geringe
Kreisgüte. Induktivität versuchsweise verzehnfachen, die Gesamtkapazität
auf 1/10 reduzieren. Den "oberen 2 nF- Kondensator würde ich auch
dramatisch verkleinern.
berliner schrieb:> Leiterplatte ist zweiseitig, auf der anderen Seite der Leiterplatte ist> keine Kupferfläche.
Das ist sehr ungünstig.
Der Kollektor der virtuell (HF-mässig) an Masse liegt hat keine
"Kraft" gegenüber dem Emitterkreis da die Masseverbindung sehr
lang ist (hinten herum bei den Anschlusspins, längsinduktivität).
HF Schaltungen die so in der Luft schweben sind schwierig in den
Griff zu kriegen. Versuche doch mal eine leere Platine mit
Kupferfläche darunter zu legen und mehrfach zu kontaktieren, oder
mehrere Massedrähte zwischen Emitterkreis und Kollektor-Versorgung.
Hallo miteinander :-)
habe gerade diese Kombination ausprobiert: leider ohne Erfolg :-(
R3 = 0 Ohm
R8 = 0 Ohm
C3 = 500 pF
werde morgen versuchen eine andere Spule zu verwenden.
Mit dem Aufbau wollte ich eigentlich den Einfluss der Nähe von
Eisengegenständen auf die Schwingfrequenz untersuchen.
berliner schrieb:> Am R2 liegt eine Spannung von knapp 1,8 Volt an.
Damit stimmt die Theorie: an der Basis Ub/2=2,5V - 0,7V =1,8V, somit ist
der Emitterstrom 15 mA.
Wechselspannungsmässig wird die Basis mit dem Emittermit den C von 2nF
Kurzgeschlossen, bei 10 MHZ sind das ca. 7 Ohm. Wie soll das
anschwingen?
Die Kondensatoren zwischen Basis Emitter bzw. Emitter und Masse würde
ich zu 120 pF wählen, den Koppelkondensator zwischen Basis und
Schwingkreis auf 39 pF reduzieren und den Schwingkreiskondensator auf
270 pF (gewählter Normwert) erhöhen.
Frohe Weihnachten Nautilus
Helmut S. schrieb:> Hallo Günter,> immer wenn man hier eine Datei mit .asc findet, dann ist das der> Schaltplan für LTspice.
Wenn dieser Schaltplan aber mit dem Layout nicht übereinstimmt, was
dann? Du hast im Layout einen R69, den gibt es im LTspice aber nicht.
> Du hast im Layout einen R69.
Oh je, den hab ich übersehen. Der hat nen Wert von 0 ohm.
@Nautilus: danke, werde ich morgen mal ausprobieren!
Frohe Weihnachten euch allen :-)
berliner schrieb:> Am R2 liegt eine Spannung von knapp 1,8 Volt an.
15 mA, das könnte schon passen.
Ich würde mal R5 auf 47k setzen und 12V anlegen.
C2 scheint die Dominanze auszuüben und die notwendige Phasenverschiebung
abzuwürgen, C4 würde ich mal wegnehmen, ev. L1 durch eine Drahtspule
ersetzen.
Kurt
C2 ist mit 2nF definitiv zu groß und wurde für den MW-Oszillator
optimiert. Mit 220pF für alle Kondensatoren ist die Schaltung laut
Simulation sehr schwingfreudig. Eventuell befindet sich der Transistor
auch schon im Halbleiterhimmel, wer weiß. Dieser Transistor mit einem
Ft=9GHz bricht bei einer Ube = -2,5V durch.
R69 bzw. R8 gehören zum Modell der Spule für die Simulation. Sie sollten
auf dem Layout nicht vorgesehen werden. Überbrücken ist ok.
Es stellt sich außerdem die Frage, ob die Schaltung möglicherweise doch
schwingt, jedoch keine Messmittel vorhanden sind, um Schwingungen auf
einer hohen, parasitären Frequenz nachzuweisen. Für diese Experimente
kann ohne Probleme ein Transistor wie der BC847 verwendet werden. Damit
wären Schwingungen im GHz-Bereich ausgeschlossen.
Hallo miteinander,
Habe nun die Kondensatoren C2 und C3 zu 100 pF geändert. Bei
Betriebsspannung von 5V zeichnet sich im FFT Fenster ein Peak bei etwa
14,1 MHz. Werde nun C1 verkleinern und den R2 vergrößern.
Grüße Berliner
Hallo miteinander,
Es läuft endlich :-)
Schwingt zwar im Bereich von 0 bis etwa 1 Volt, ist für mich aber
ausreichend. Werde noch nachrechnen müssen, was ich da so alles
verstellt hab :-)
Danke an alle beteiligten, bin wieder ein Stück schlauer geworden :-)
Grüße Berliner
Ach ja, Auswertung:
Spule durch halbwegs korrekt berechnet, da LT-Spice FFT mit der
tatsächlichen FFT etwa übereinstimmt.
Amplitude stimmt mit der LT-Spice Simulation nicht überein, müsste ich
noch nachschauen warum.
Weil die Spule deutlich mehr Verluste hat. Für die Simulation kannst du
200 mOhm in Reihe schalten und ca. Rp=10k parallel. Jegliches Material,
welches die Spule berührt, reduziert die Güte, auch das
Platinenmaterial.
Die Hauptursache für das Problem ist deine geringe Schwingkreisimpedanz.
Von der Ursprungsdatei ausgehend hat dein Schwingkreis grade mal ~50
Ohm. Eine Impedanz im kOhm-Bereich macht die Schaltung deutlich
gutmütiger. R3 ist übrigens nicht verkehrt. Wenn der Schwingkreis
hochohmig genug ist, kannst du damit deinen Transistor lose ankoppeln.
Wenn du dir mal das Ausgangssignal von deiner Simulation anguckst, wirst
du sehen dass das alles, aber kein Sinus ist. R3 würde (hochohmiger
Schwingkreis vorausgesetzt) das beheben.
Über die Ablockung musst du dir erstmal nicht soviele Sorgen machen.
Klar, ideal ist anders, aber bei dem Frequenzbereich... bis ~30Mhz
machts das Steckbrett auch noch mit.
Wenn du kannst, nimm einen höheren Frequenzbereich. Dann kannst du mit
der selben Spule aber kleineren Kondensatoren ein besseres L/C
Verhältnis wählen. Generell würde ich C3 auch deutlich kleiner als C2
machen.
@B e r n d W.
Gerne hätte ich mehr über die Modellierung von PCB Spulen erfahren.
200 mOhm wäre der Kupferwiderstand der Spule. Wie kommst du auf den Wert
von Rp=10k? Müsste er nicht im Megaohm Bereich liegen wegen dem Hohen
Widerstand des FR4 Substrats?
berliner schrieb:> Wie kommst du auf den Wert> von Rp
Amplitude und Signalform an der realen Schaltung oszillographieren.
Dann in der Schaltung mit LTSpice Rp auf den gleichen Wert bringen.
Schon kennst Du Rp. Ohne RP ist die Amplitude in LTS ja höher.
So habe ich hier die Sendeleistung abgeschätzt:
http://c-quam.blogspot.de/2015/10/c-quam-pruefsender.html
An Verluste durch das Leiterplattenmaterial glaube ich bei der
Frequenz nicht. Aber HF-Abstrahlung gibt es sicherlich.
Ich wüsste nicht, wie man ohne LTS solche Sachen abschätzen sollte.
LG
OXI
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über 10 Jahre alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
Oszillator.png
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