in manchen Colpitts Oszillator Schaltungen sieht man zusätzlich eine Diode verbaut, z. B. zwischen Gate und GND (bei FETs).
Meine Frage:
Welchen Zweck hat diese Diode genau? Gehört sie zur Schwingbedingung, zur Begrenzung, oder dient sie nur zur Stabilisierung?
Ich frage, weil meine eigene JFET-Colpitts-Schaltung auch ohne Diode stabil schwingt frage mich aber, was ich da eventuell übersehe oder ob die Diode nur unter bestimmten Bedingungen (z. B. Temperatur, ESD, hohe Amplitude) nötig ist und gibt es irgendwelche Verbesserungsvorschläge für meine Schaltung :-)
Sie soll wahrscheinlich die Amplitude begrenzen, in diesem Fall auf etwa 0,3V Spitze.
Mit eine Si-Diode wie der 1N4148 käme man auf etwa 0,7V Spitze.
Ohne die Diode kann es sein, dass die Amplitude bei unterschiedlichen Frequenzen (Bandanfang und Bandende) und/oder bei unterschiedlichen Temperaturen sehr unterschiedliche Amplituden liefert.
Die Begrenzung einer Halbwelle reicht hier aus, weil deren einseitige Begrenzung schon dafür sorgt, das Aufschaukeln der Amplitude zu verhindern.
Allerdings bringt so eine Diode auch Probleme mit. z.B. ist die Amplitude dann von der Temperatur von D1 abhängig.
Und wenn D1 vergleichsweise hart begrenzen muss, entstehen im Ausgangssignal gradzahlige Harmonische, die man bei einem Sinussignal oft nicht haben will (eventuelle ungradzahlige Harmonischen auch nicht).
Sie richtet die HF gleich und läd die Gatekondensatoren
negativ auf. Dadurch entsteht eine leichte Amplituden-
stabilisierung. Bei steigender negativer Spannung
am Gate, verringert sich der Gleichstrom durch den FET,
der Arbeitspunkt ändert sich, die Verstärkung verringert
sich. Es gibt aber keine Amplitudenbegrenzung, die
Amplitude ist größer als 0,3V und auch größer als 0,7V.
Bei verringerung der Amplitude entladen sich die
Kondensatoren langsam wieder durch den Gatewiderstand,
und die Verstärkung wird wieder größer.
Diesen Efekt gibt es auch automatisch bei Röhrenoszillatoren,
bei großer Amplitude entsteht da eine Gittergleichrichtung.
Diesen Efekt gibt es auch automatisch bei Röhrenoszillatoren,
bei großer Amplitude entsteht da eine Gittergleichrichtung.
Und beim JFET auch.
Bei zunehmend negativer Gatevorspannung verringert sich die Verstärkung allmählich und begrenzt so die Amplitude und vermeidet eine Übersteuerung des Transistors (Oberwellen!).
Die Vorspannungserzeugung mit SD im Schaltbild beginnt nur etwas früher, und wartet nicht auf die Gleichrichtung am Gate. Dadurch wird in dieser Schaltung der Einfluss von Speisespannungsschwankungen verringert. (Wegen des von Ub abhängigen Spannungsabfalls an R4)
Falls man da eine SD einbauen will, dann einen Typ mit vllt 20V Sperrspannung und möglichst geringer Sperrschichtkapazität.
Hallo,
diese Diode wurde eingebaut, um das Seitenbandrauschen zu verringern. Der Gedanke war, dass der JFet nicht in die Begrenzung gehen sollte. Der Herr Rohde (R&S) hatte mal mit dem ARRL-Simulationsprogramm Name? vor Jahren Untersuchungen durchgeführt und veröffentlicht. Wenn ich es noch richtig in Erinnerung habe, Diode weglassen, wenn man es nicht messen kann. Auch die Cutoff-Spannung des JFets war zu beachten (andere Veöffentlichung). Ich werde mal suchen.
Interessant. Tausende Begründungen, aber fast alle am Thema vorbei, weil der TO es nicht für nötig erachtete, eine Diode an der richtigen Stelle in seinem initialen Schaltbild zu zeigen.
Und dann kommt das hier:
Perfekt, also schützt sie das Gate und Stabilisiert die Amplitude,
Welche Schottky Diode sollte ich nehmen?
Die zusätzliche Diode verhindert auch dass die intrinsische JFET Gate-Source Diode während den Spannungsspitzen leitet, den Schwingkreis dadurch bedämpft und das Phasenrauschen verschlechtert.
Darauf achten die Schleifenverstärkung nicht zu hoch auszulegen falls auf der zusätzlichen Diode verzichtet wird. Eine Verstärkung von etwa 2 (C1=C2), wie in deinem Bsp., ist schon zu viel des Guten. Üblicherweise legt man diese deutlich geringer aus, sodass die Schwingamplitude am Gate- stets unterhalb der Amplitude am Sourceanschluß liegt.
Solltest du eine Diode zur Amplitudenstabilisierung vorsehen wollen, müsste deine Schaltung leicht modifiziert werden. Enweder du machst einen Clapp-Oszillator (L/C-Serienschwingkreis) daraus oder koppelst den Schwingkreis über einen kleinen Kondensator an das Gate an. Der Gateanschluß wird dann über die Diode und einen hochohmigen Widerstand geerdet. Anstatt die Diode zu erden, ließe sich diese, als Alternative, auch an einer positiven Spannung klemmen.
Dann kannst du die Schottkydiode D1 auch gleich ganz weglassen, den D1 ist im Gegensatz zu den anderen Bauteilen sowieso nur grau eingezeichnet und somit auch nicht zwingend erforderlich.
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