Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 80 MHz Oszillator mit 3 mA ?


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von Moritz (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne einen Oszillator mit ca. 80 MHz Frequenz bauen, der 
aber nur maximal 3 mA Stromaufnahme haben soll. Idealerweise bei einer 
Betriebsspannung von 3,3V (muss aber nicht zwingend sein). Toleranz von 
5-10 Prozent wäre ok.

Geht so etwas? Wie könnte ich das realisieren?

Diverse Quarz- und RC-Oszillatoren mit Gattern und schnellen 
Komparatoren habe ich schon ausprobiert, da liegt die Stromaufnahme bei 
80 MHz bisher deutlich über 3 mA.

Kennt jemand eine trickreiche Schaltung? Ideen?

Vielen Dank für Hinweise und Beiträge jeder Art!!

Moritz

von Günter Lenz (Gast)


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Moritz schrieb:
>Geht so etwas? Wie könnte ich das realisieren?

Natürlich geht das. Schau mal den UKW-Oszillator in diesem
Radio an, der braucht etwa nur 3mA. Der Transistor T403
arbeitet als Oszillator, auf einer Frequenz um die 100MHz.
R408 bestimmt den Arbeitsstrom. An ihn liegen etwa 3V.
3V durch 1000 Ohm = 3mA

http://www.gfgf.org/GFGF-Schaltplandienst/SternRadioBerlin_SternAutomaticN_sch.pdf

von nachtmix (Gast)


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Moritz schrieb:
> Kennt jemand eine trickreiche Schaltung? Ideen?

LC-Oszillator. Kannst die Oszillatorschaltung von einem alten UKW-Radio 
mit diskreten Transistoren nehmen und die Induktivität der 
Schwingkreisspule etwa 50% höher wählen.

Alternativ einen fertigen MEMS- oder Quarzoszilator kaufen. Mouser hat 
welche mit 3,5mA vom Kyocera, allerdings ist da nur das Datenblatt der 
25MHz Version öffentlich zugänglich.
Die MEMS-Oszillatoren von Microchip scheint kein Händler auf Lager zu 
haben

von Olaf (Gast)


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> Kennt jemand eine trickreiche Schaltung? Ideen?

Standard Schaltung mit Transistor (Pierce?) liegt so bei 1.5mA, liefert 
aber dann noch kein zackiges Rechteck am Ausgang. Haengst du dann noch 
ein Gatter dahinter wirst du bei 3-4mA sein.

Olaf

von Hmm (Gast)


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Mit 3V3 wird das NICHT klappen.

Bedenke, dass du das Signal auch über das Board transportieren musst, 
das kostet bei 80MHz auch einiges an Energie.

Du muss Kapaziäten umladen. Den dazu nötigen mittleren Strom kann man so 
berechnen:
I = f*Q = f*C*U

Das geht natürlich von einem Logiksignal aus.

Ich komme auf 870µA /pF für ein 3V3-Signal.

Also : Wenn du 5pF Board + Pin hast, hast du schon 4,35mA 
Stromverbrauch. Und das nur zum Umladen der 5pF. Darunter wirst du kaum 
kommen, denn so ein Pin hat schnell mal ein paar pF.

Aber es gibt ja kleinere Spannungen. 1V2 oder 1V8 sind noch gängig, 
schau dich da um.

von Hmm (Gast)


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Hmm schrieb:
> Das geht natürlich von einem Logiksignal aus.
>
> Ich komme auf 870µA /pF für ein 3V3-Signal.

Früh ist es, und der Taschenrechner hat kleine Knöpfe.

Es sind 260µA. Da kommt man mit 5pF schon noch hin. Bei 10pF oder mehr 
wirds knapp - 10p sind nicht viel... Daher bleibe ich bei der 
Grundaussage.

Sorry für den Fehler.

Ich hoffe jetzt stimmts. Bitte nicht glauben, sondern nachrechnen ;-)

von Olaf (Gast)


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> Ich hoffe jetzt stimmts. Bitte nicht glauben, sondern nachrechnen ;-)

Meine Zahlen sind nicht geglaubt sondern gemessen. :-)

3mA sind sicherlich sportlich, aber nicht unmoeglich. Haengt halt dann 
auch etwas von den Randbedingungen ab.

Olaf

von Moritz (Gast)


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Guten Morgen zusammen,

vielen Dank für die tollen Hinweise, an einen LC-Oszillator mit einem 
Transistor habe ich noch nicht gedacht. Ich war gedanklich eher bei 
"Rechtecksignalen", so wie man sie bei Logikgattern kennt/braucht.

Wenn ich einen Pierce-Oszillator aufbaue und dazu ein Inverter-Gatter 
mit einem parallelen Widerstand linearisiere (so dass es nur noch als 
Vertärker arbeitet), welches Gatter würdet ihr dann genau empfehlen? Bei 
welchem Typ hätte ich den besten Kompromiss aus Geschwindigkeit und 
Leistungsaufnahme? Für mich sind die vielen Logikfamilien etwas 
unübersichtlich im Moment.

Vielen Dank für Eure Unterstützung!

Moritz

von Olaf (Gast)


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> Wenn ich einen Pierce-Oszillator aufbaue und dazu ein Inverter-Gatter
> mit einem parallelen Widerstand linearisiere

Dann wirst du nach meiner Schaetzung eher so bei 6mA landen.

> welches Gatter würdet ihr dann genau empfehlen?

Ein unbuffered UHS Gatter.

Olaf

von Moritz (Gast)


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Hallo Olaf,

vielen Dank für den Tip.

Ich habe jetzt mal mit einem Single-Gate (AHC) gespielt, ich lande 
zwischen 5 und 8 mA (bei 2,7 Volt getestet). Ein UHS Gatter habe ich 
leider momentan nicht zur Hand, das müsste ich bestellen.

Viele Grüße,
Moritz.

von Olaf (Gast)


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Wenn du mit der Flanke aus dem AHC zufrieden bist dann kannst du ja 
dabei bleiben. UHS sind halt sehr schnell, aber auch sehr giftig. Ich 
hab schon gesehen wie die eine 300Mhz Stoerung verursacht haben weil der 
1nF/10nF Kondi kein perfektes Layout hatte.

Achte nur darauf kein buffered Gatter zu verwenden. Sonst laeuft deine 
Schaltung nur manchmal. Gab es eine interessante Applikation von TI zu.

Olaf

von Dieter W. (dds5)


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Sollen denn die 80MHz nur so in die Gegend geblasen werden oder welcher 
Sinn steckt dahinter?
Denn sonst wird ja eine nachfolgende Schaltung sicher (erheblich) mehr 
Strom als die angepeilten 3mA brauchen.

von Spazieal (Gast)


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von Win DJ Ammer (Gast)


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Allenfalls waere die Anwendung noch interessant. Manche Controller haben 
zB interne Vervielfacher. Alleanfalls waeren auch weniger Amplitude 
genuegend.

von Moritz (Gast)


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Hallo zusammen,

die Amplitude ist nicht soooo wichtig. Ich brauche das Signal für einen 
ganz kleinen Sensor, der Tropfen von verschiedenen chemischen 
Flüssigkeiten erkennen soll (Kondensatorprinzip). Das sind nur ein paar 
pF Gesamtkapazität, die ich messen will.

Die Frequenz muss so hoch sein, weil sonst die Leitfähigkeit der 
Flüssigkeit das Messergebnis verfälscht. Bei kleinen Frequenzen kann ich 
zwar erkennen, ob ein Tropfen vorhanden ist oder nicht, nur kann ich 
dann die Größe nicht aus der Kapazität abschätzen, weil der unbekannte 
Leitwert der Flüssigkeiten alles kaputt macht.

Ich habe dazu einen kapazitiven Spannungsteiler und lese das 
gleichgerichtete Signal dann mit einem ADC des MCU ein. Daher ist es 
halbwegs egal, ob ich 1V oder 2V oder 3V Amplitude habe, denn das kann 
ich beim Umrechnen berücksichtigen. Die ADC Auflösung reicht dazu bei 
mir vollkommen aus, die Referenz kann ich auch noch anpassen falls 
nötig.

Stromsparend muss das sein, weil es mit Batteriebetrieb lange laufen 
soll, daher kommt der Wunsch nach maximal 3 mA.

Viele Grüße,
Moritz,

von nachtmix (Gast)


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Moritz schrieb:
> Stromsparend muss das sein, weil es mit Batteriebetrieb lange laufen
> soll, daher kommt der Wunsch nach maximal 3 mA.

LC-Kreis mit Ge-Tunneldiode entdämpfen.
Das ist zwar nicht mehr modern, aber es kommt mit ca 200mV und 1mA aus 
und ist an Einfachheit kaum zu überbieten.
Z.B.: 
Ebay-Artikel Nr. 322856730675

von Harlekin (Gast)


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Moritz schrieb:
> der Tropfen von verschiedenen chemischen Flüssigkeiten erkennen soll

Wie werden die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten 
berücksichtigt?

von Moritz (Gast)


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Die Dielektrizitätskonstanten sind fast alle gleich (Hauptanteil 
Wasser!), problematisch sind in erster Linie die Ionen, also die 
Leitfähigkeit.

Mit Labormessgeräten kann ich bei 80 MHz gut messen, jetzt möchte ich 
das als Elektronik nachbauen, so einfach wie möglich und vor allem 
stromsparend.

Danke für den Tip mit den Tunneldioden, das sehe ich mir gleich genauer 
an.

von Dieter (Gast)


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Ein Ringoszillator kann zufaellig auch 80MHz mit Transistoren haben.

von Olaf (Gast)


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> Danke für den Tip mit den Tunneldioden, das sehe ich mir gleich genauer
> an.

Werden die denn ueberhaubt noch hergestellt? Ich dachte die sind seit 
30Jahren Geschichte.

Olaf

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