Forum: HF, Funk und Felder Oszillator moduliert sich selbst


von Tobias P. (hubertus)


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Hallo Kollegen

ich habe mit einem keramischen koaxialen Resonator einen Oszillator 
bauen wollen. Siehe mal die paar Bilder im Anhang.

Bild 1 zeigt den Keramikresonator. Ich habe ihn hier auf dem Testadapter 
zu meinem Impedanzanalysator eingespannt, um seine Parameter zu messen.

Bild 2: Verlauf der Impedanz nach Betrag und Phase über der Frequenz. 
Man sieht, dass der Resonator eine Resonanzfrequenz von 400 MHz haben 
sollte und bei dieser Frequenz dann eine Parallelresonanz auftritt. 
Soweit so gut.

Bild 3: ich habe dann das Ersatzschaltbild berechnen lassen. Offenbar 
hat mein Resonator eine Induktivität von ca. 2nH und eine Kapazität von 
ca. 60pF. Die Verluste scheinen sich auch recht in Grenzen zu halten :-) 
die charakteristische Impedanz ist mit sqrt(L/C) bei ca. 5 Ohm, wobei 
ich das nicht nachprüfen kann, da ich vom Resonator kein Datenblatt 
habe.

Bild 4: ich habe dann einen Goral-Oszillator aufgebaut mit einem J310 
JFET und einem BFR93 NPN Transistor.

Bild 400mhzosci.png: in LTSpice habe ich das ganze simuliert. Die 
Bauteilwerte habe ich so bestimmt, dass der Loopgain ausreichend gross 
ist. Daher schwingt der Oszi auch sehr zuverlässig an.

Bild 5: habe dann (mittels DC-Block) das Ausgangssignal am 50 Ohm 
Ausgang abgegriffen und mit dem Speci angeschaut. Es sieht eigentlich 
gut aus. Aufgrund des Spannungsteilers ist natürlich die 
Ausgangsamplitude klein, und es sind ein paar Oberwellen vorhanden, aber 
sonst ok.

Bild 6: wie vorher, aber bisschen rein gezoomt. Die Frequenz passt 
ungefähr zur Simulation, und da der Keramikresonator kapazitiv belastet 
ist, ist sie etwas tiefer, als die Eigenfrequenz des Resonators alleine. 
Das sollte also passen.

Bild 8: wenn man noch weiter rein zoomt, dann erkennt man allerdings, 
dass der Oszi irgendwie moduliert ist. Es sieht für mich wie eine Art 
Frequenzmodulation aus. Ich habe schon diverses versucht: andere 
Abblockkondensatoren, zusätzliche Abblockkondensatoren, den J310 durch 
einen BF245B ersetzt, am Gate Schottkydioden zur Amplitudenbegrenzung 
angeschlossen, ... alles hat nichts gebracht. Der Oszillator bleibt 
frequenzmoduliert! woran könnte das liegen?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die Zappel-Stufen scheinen mir 50 Hz voneinander zu liegen - Netzbrumm?

Steht das Labornetzteil mit dickem Trafo zu dicht nebendran?

: Bearbeitet durch User
von B e r n d W. (smiley46)


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Hallo Tobias

Falls der Resonator schnell anschwingt und die Zeitkonstante aus T=C1*R2 
im Vergleich dazu groß ist, neigt die Schaltung zu Pendelschwingungen. 
Also mal beide verkleinern auf z.B. 4.7pF und 22k und ausprobieren, ob 
sich eine Besserung einstellt.

von --- (Gast)


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Mit so einem Testaufbau muss das ja passieren.
Wer lichtjahre lange Beine an den Bauelementen laesst,
darf sich ueber parametrische Effekte nicht wundern.

3 bis hoechstens 5 mm waeren akzeptabel...

von Tobias P. (hubertus)


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Christoph K. schrieb:
> Die Zappel-Stufen scheinen mir 50 Hz voneinander zu liegen -
> Netzbrumm?
>
> Steht das Labornetzteil mit dickem Trafo zu dicht nebendran?

nein, das Labornetzteil ist weit entfernt. Habe auch ein anderes 
ausprobiert, mit dem selben Effekt.

--- schrieb:
> Mit so einem Testaufbau muss das ja passieren.
> Wer lichtjahre lange Beine an den Bauelementen laesst,
> darf sich ueber parametrische Effekte nicht wundern.
>
> 3 bis hoechstens 5 mm waeren akzeptabel...

Danke. Das weiss ich wohl selber. Ich habe ja geschrieben, dass ich 
verschiedene JFETs ausprobiert habe. Den J310 zu Beginn. Danach habe ich 
einen MMBFJ310 genommen, im SOT-23. Ich glaube nicht, dass dessen Pins 
zu lang sind. Diejenigen des J310 waren auch sehr kurz, so 4mm. Das Bild 
zeigt die letzte Variante mit dem BF245, den ich nur proforma mal rein 
gelötet habe, und logischerweise die Pins nicht gekürzt habe, da es 
mühsam zum einlöten ist und ich nach dem Versuch mit dem SOT-23 schon 
vermutet habe, dass es wohl nicht am Transistor liegt.

Im Übrigen handelt es sich hier um 300 MHz, das geht noch recht gut so.

von HF Pfuscher (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> ich habe mit einem keramischen koaxialen Resonator einen Oszillator
> bauen wollen. Siehe mal die paar Bilder im Anhang.

Im Prinzip schon der richtige Ansatz. Aber wie ein Vorredner
schon sagte:

--- schrieb:
> Wer lichtjahre lange Beine an den Bauelementen laesst,
> darf sich ueber parametrische Effekte nicht wundern.

Das FET Gate ist hochempfindlich gegen Modulationen.
Zunächst musst du aber lokal im Aufbau für eine
stabilisierte und rauscharme Spannung sorgen, dein Netzteil
ist für einen Oszillator vieeeeel zu unsauber. Ein kleines
RC-Glied in der Versorgung wird Verbesserung bringen, aber
im Endeffekt braucht man eine Stabilisierung direkt nahe am
Oszillator.

von Tobias P. (hubertus)


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B e r n d W. schrieb:
> Hallo Tobias
>
> Falls der Resonator schnell anschwingt und die Zeitkonstante aus T=C1*R2
> im Vergleich dazu groß ist, neigt die Schaltung zu Pendelschwingungen.
> Also mal beide verkleinern auf z.B. 4.7pF und 22k und ausprobieren, ob
> sich eine Besserung einstellt.

Danke Bernd, das ist ein interessanter Hinweis. Werde ich testen. 
Könntest du das noch etwas genauer erläutern, wie das mit den 
Pendelschwingungen funktioniert?

von HF Pfuscher (Gast)


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B e r n d W. schrieb:
> neigt die Schaltung zu Pendelschwingungen.

Sie schwingt aber nicht pendel. Pendelschwingungen würden
sich als Nebenlinien im KHz oder MHz Abstand vom Träger
deutlich bemerkbar machen. Ich sehe keine.

von HF Pfuscher (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> 4.jpg

Der Resonator sollte fest mit der Kupferfläche verlötet sein.

Durch Reibung / Vibrationen bekommst du eine veränderliche
Masse-Zuleitungsinduktivität zum Aussenleiter des
Resonators. Die Zuleitung ist auch zu lang und zu schmal.
Deswegen: direkt anlöten. Heisser Punkt ist das offene Ende
des Resonators. Einmal vorne und hinten anlöten. Hinten
damit besser mechanisch stabilisiert (Mikrofonie-Effekt).

von Possetitjel (Gast)


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Tobias P. schrieb:

> Christoph K. schrieb:
>> Die Zappel-Stufen scheinen mir 50 Hz voneinander zu
>> liegen - Netzbrumm?
>>
>> Steht das Labornetzteil mit dickem Trafo zu dicht
>> nebendran?
>
> nein, das Labornetzteil ist weit entfernt. Habe auch
> ein anderes ausprobiert, mit dem selben Effekt.

Naja, Span 5kHz, 10 Kästen horizontal und 10 Hubbel je
Kästchen finde ich schon SEHR verdächtig, da muss ich
Christoph zustimmen.

Der 50Hz-Brumm ist ja quasi überall, den kann man sich
auch anders einschleppen als nur direkt magnetisch -- z.B.
über eine Brummschleife o.ä.

von Tobias P. (hubertus)


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Possetitjel schrieb:
> Der 50Hz-Brumm ist ja quasi überall, den kann man sich auch anders
> einschleppen als nur direkt magnetisch -- z.B. über eine Brummschleife
> o.ä.

hmm stimmt schon. So hab ich mir das noch nicht überlegt. Allerdings 
habe ich schon etliche Oszillatoren gebaut und mit diesem Netzteil 
betrieben, aber nie hatte ich einen aufmodulierten 50 Hz Brumm. Zumal 
die Zuleitung zum Oszillator aus einem Tiefpass 100 Ohm Widerstand und 
100uF Elko besteht.  Ich werde morgen mal das Netzteil direkt über den 
DC-Block an den Speci hängen und schauen, ob da was brummt. Dann werde 
ich noch testen, den Oszi mit einer Batterie zu speisen. Ich werd dann 
berichten!

von Günter Lenz (Gast)


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Ob es an verbrummter Betriebsspannung liegt kann man ja
herausfinden, indem man die Schaltung mal mit Batterie
testet. Vielleicht ist auch die Rückkopplung zu fest,
C2 mal etwas größer machen, dann verringert sich die
Rückkopplungspannung. Wenn die Rückkopplungspannung zu
groß ist, kommt es am Gate des Transistors J1 zu einer
Gleichrichtung die C1 aufläd. Dies läst den Oszillator
aussetzen, bis sich C1 wieder entladen hat.

von B e r n d W. (smiley46)


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Die Gatebeschaltung ist schon etwas verdächtig. Mit dem 100k Widerstand 
kann man sich Brumm und Rauschen einhandeln, welche wieder das 
Oszillatorsignal modulieren können. Die Variante mit Drossel verhindert 
auch Netzbrumm am Gate. Der 1k Widerstand in Reihe zur Drossel soll 
Resonanzen bedämpfen.

von Ralph B. (rberres)


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Ich habe mal versucht die kaum idendizierbaren Ripples mitzuzählen. Es 
scheinen aber etwas mehr als 10 Ripples /Teil zu sein. Irgendwie zähle 
ich was zwischen 11 und 13.

Das würde aber nicht mehr zu Netzbrummen passen. Es sei denn die 50Hz/ 
Teil stimmen nicht genau bei dem Analyzer.

Ralph Berres

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