Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kapazitätsdiode_falsch_beschaltet


von Karl B. (gustav)


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Hi,
fand die Schaltung im Netz als Ersatz für eine Quarzoszillatorschaltung.
Ich bin der Meinung, dass diese Schaltung nicht funktionieren wird.
Die Kapazitätsdiode braucht einen Strompfad von Plus nach Minus um 
überhauupt zu funktionieren. So sieht man das auch in anderen 
Schaltbildern von UKW/FM-Empfangteilen.
Wird hier etwa stillschweigend vorrausgesetzt, dass die Pins des 
Oszillatorteils des ICs von Hause aus bereits diesen "GND"-Bezug 
aufweisen?
Das wage ich zu bezweifeln.
In der Beschreibung des ICs steht ein an Deutlichkeit nicht zu 
überbietender Warnhinweis:
"...Der Betrieb einer Mikroschaltung ohne Xtal- oder Takteingang kann zu 
Geräteschäden führen. Um Schäden im Falle eines 
Xtal-/Taktgeneratorausfalls zu minimieren, wird empfohlen, die 
Stromschiene (VDD) mit einer Strombegrenzung auszustatten Gerät 
(Widerstand oder schnell reagierende Sicherung)..."

Würde mich freuen, wenn Ihr das auch so oder anders seht.
Danke schon mal.
Also mit 10 µH Spule und 100 pF Kerko schwingt der Oszillator.

ciao
gustav

von Erich (Gast)


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Gut daß du das geheime 16-polig IC abgeschnitten hast.

von hinz (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Wird hier etwa stillschweigend vorrausgesetzt, dass die Pins des
> Oszillatorteils des ICs von Hause aus bereits diesen "GND"-Bezug
> aufweisen?

Sicherlich.

von Michael M. (michaelm)


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Karl B. schrieb:
> In der Beschreibung des ICs steht...

Hellesehen können wir nicht. ^^ Welches IC? Hat das einen Namen?

von Karl B. (gustav)


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hinz schrieb:
> Sicherlich.

Hi,
erstmal Danke.
Das hieße, ich könnte auch einen AtTiny 2313 statt Quarz so mit
Induktivität und Varikap zu versuchsweiser variabler Takterzeugung 
verschalten?

ciao
gustav

von hinz (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Das hieße, ich könnte auch einen AtTiny 2313 statt Quarz so mit
> Induktivität und Varikap zu versuchsweiser variabler Takterzeugung
> verschalten?

Die Schwingkreisgüte wird nicht reichen.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Natürlich muß an Pin 1 und Pin 16 des IC Massepotential sein!

Die beiden Kapazitätsdioden A1/A2 bilden mit L1 und C5 einen 
Parallelschwingkreis. Je nach Potieinstellung kommst du damit auf ca. 
2,2 MHz .. 6,8 MHz, also ein ziemlich weiter Bereich!

Das Poti würde ich übrigens hinter dem 78L05 abklemmen, dann ist die 
Spannung und damit die Frequenz stabiler.

Hinzu kommt:
hinz schrieb:
> Die Schwingkreisgüte wird nicht reichen.

Ein Quarz hat eine sehr hohe Güte, weit besser als Q= 10.000. Mit diesem 
Schwingkreis kommst du, je nach Güte von L1, auf Werte um die 100.

Der Schwingkreis kann (je nach IC) also schon schwingen, ist aber kein 
Ersatz für einen Quarz.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Karl B. schrieb:
> Wird hier etwa stillschweigend vorrausgesetzt, dass die Pins des
> Oszillatorteils des ICs von Hause aus bereits diesen "GND"-Bezug
> aufweisen?
Mit Sicherheit tun sie das. Und vermutlich steht sogar im Datenblatt 
des nur dir bekannten ICs, dass die Spannung an diesen Pins zwischen GND 
und Vcc liegen muss. Also ist da dieser GND-Bezug...

Karl B. schrieb:
> Das hieße, ich könnte auch einen AtTiny 2313 statt Quarz so mit
> Induktivität und Varikap zu versuchsweiser variabler Takterzeugung
> verschalten?
Würde mich wundern, aber probiers doch einfach aus.

> versuchsweiser variabler Takterzeugung
Probiers mal damit: LTC1799

Mohandes H. schrieb:
> Das Poti würde ich übrigens hinter dem 78L05 abklemmen, dann ist die
> Spannung und damit die Frequenz stabiler.
Aber der Einstellbereich kleiner, weil niedrige Kapazitätswerte erst bei 
hoher Sperrspannung erreicht werden.

: Bearbeitet durch Moderator
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Karl B. schrieb:

> Das hieße, ich könnte auch einen AtTiny 2313 statt Quarz so mit
> Induktivität und Varikap zu versuchsweiser variabler Takterzeugung
> verschalten?

Natürlich nicht.

Die originale Beschaltung setzt voraus, daß der Gleichspannungspegel an 
Pins 1 und 16 des (weiterhin geheimen) IC bekannt und konstant und 
niedriger als die Abstimmspannung am Schleifer von Poti P1 ist. Ein 
gängiger Wert wäre Vcc/2 und dann ist das mit den Werten für R1 und P1 
sicher erfüllt.

Außerdem kompensiert die antiserielle Verschaltung der Kapazitätsdioden 
zwar, daß die Gesamtkapazität halbwegs unabhängig von der AC-Amplitude 
am Schwingkreis ist. Trotzdem darf die Maximalspannung an Pins 1 und 16 
(DC + Amplitude des AC-Teils) nicht so hoch werden, daß eine der 
Kapazitätsdioden leitend wird.

Diese Bedingungen sind an einem digitalen Quarzoszillator a'la ATtiny 
nicht gegeben. Insbesondere der Ausgang XTAL2 schwingt bis an Vcc 
heran.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Karl B. schrieb:
> Die Kapazitätsdiode braucht einen Strompfad von Plus nach Minus um
> überhauupt zu funktionieren.

Hmm, ist bei mir zwar schon etwas mehr als 2 Jahrzehnte her, aber ich 
meine mich zu erinnern, dass Kapazitätsdioden in Sperrrichtung betrieben 
werden.

Ich denke, die Schaltung müsste funktionieren.

von Phasenschieber S. (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Hmm, ist bei mir zwar schon etwas mehr als 2 Jahrzehnte her, aber ich
> meine mich zu erinnern, dass Kapazitätsdioden in Sperrrichtung betrieben
> werden.

Ja klar, aber damit sie auch sperrt braucht sie doch einen Gegenpol!

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Mampf F. schrieb:
> aber ich meine mich zu erinnern, dass Kapazitätsdioden in Sperrrichtung
> betrieben werden.
Karl B. (gustav) ist davon ausgegangen, dass die Pins 1 und 16 des 
unbkannten ICs quasi potentialfrei sein könnten. Und dann gäbe es wegen 
der C6 und C7 keinen DC-Pfad. Letztlich wären die Potentiale an den 
Anoden der Dioden und damit ebenso deren Kapazität undefiniert. 
Konjunktiv halt...

: Bearbeitet durch Moderator
von tim (Gast)


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Lothar M. schrieb:
>> versuchsweiser variabler Takterzeugung
> Probiers mal damit: LTC1799
Aus meiner Erfahrung nicht zu empfehlen, er erzeugt eher ein ca. 1kHz 
breites Rauschen um die Frequenz herum, die er nominal ausgibt.

Sehr viel besser, aber auch etwas aufwendiger anzusteuern, ist ein 
Si5351 Kostet ca. 1Euro. Die fertigen Module bei Ebay sind etwas 
teurer.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Lothar M. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> aber ich meine mich zu erinnern, dass Kapazitätsdioden in Sperrrichtung
>> betrieben werden.
> Karl B. (gustav) ist davon ausgegangen, dass die Pins 1 und 16 des
> unbkannten ICs quasi potentialfrei sein könnten. Und dann gäbe es wegen
> der C6 und C7 keinen DC-Pfad. Letztlich wären die Potentiale an den
> Anoden der Dioden und damit ebenso deren Kapazität undefiniert.
> Konjunktiv halt...

Hmm, ich hätte eine Standard-Oszillatorschaltung mit im IC befindlichem 
Inverter angenommen. Da ein Inverter einen DC-Pfad nach + und GND hat, 
verstehe ich nicht, wie das potentialfrei sein sollte.

Der Abgreifer für das Poti für die Kapazitätsdiode ist vor dem 
Spannungsregler, das IC erst danach.

Ich gehe davon aus, dass die Kapazitätsdiode immer in Sperrichtung ist, 
deshalb :)

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Die Kapazitätsdiode bildet mit L1 und C5 erstmal einen 
Parallelschwingkreis, unabhängig vom IC dahinter.

Sie muß aber DC-mäßig negativ vorgespannt sein, deswegen das Poti (womit 
dann das C verändert werden kann).

AC- und DC-Pfade müssen hier getrennt betrachtet werden. Oft ist die 
Kapazitätsdiode dann auch noch über weitere Cs vom DC-Kreis entkoppelt.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Mampf F. schrieb:
> Der Abgreifer für das Poti für die Kapazitätsdiode ist vor dem
> Spannungsregler, das IC erst danach.

Aber gleiche Bezugsmasse.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Mampf F. schrieb:
> ich hätte eine Standard-Oszillatorschaltung mit im IC befindlichem
> Inverter angenommen

Ziemlich sicher nicht. Das ist doch bestimmt eine analoge Schaltung und 
der Schwingkreis ist Teil eines Filters oder Phasenschiebers. Kein 
Oszillator. Aber der IC ist ja nach wie vor geheim <seufz>

von Wolfgang (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Die Kapazitätsdiode braucht einen Strompfad von Plus nach Minus um
> überhauupt zu funktionieren.

Warum?
Die funktioniert ziemlich ohne Strom. Eine Kapazitätsdiode braucht vor 
allen Dingen eine Spannung in Sperrrichtung.

von Elliot (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Aber der IC ist ja nach wie vor geheim <seufz>

Ja, ein typischer Karl-Gustav-Thread.

Axel S. schrieb:
> Das ist doch bestimmt eine analoge Schaltung und
> der Schwingkreis ist Teil eines Filters oder Phasenschiebers.

Denke ich auch, sieht mir wie ein Quadratur-Demodulatorkreis an einem 
Empfänger-IC aus. Und dort gibt es an den Pins des IC natürlich 
definierte (wahrscheinlich sogar stabilisierte) Pegel, die den Betrieb 
der C-Dioden erlauben.

von Harald W. (wilhelms)


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Wolfgang schrieb:

>> Die Kapazitätsdiode braucht einen Strompfad von Plus nach Minus um
>> überhauupt zu funktionieren.
>
> Warum?
> Die funktioniert ziemlich ohne Strom. Eine Kapazitätsdiode braucht vor
> allen Dingen eine Spannung in Sperrrichtung.

Zumindest der Sperrstrom muss irgendwo hinfliessen können.

von Wolfgang (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Zumindest der Sperrstrom muss irgendwo hinfliessen können.

Das wird er ganz von alleine tun, wenn in Sperrrichtung eine Spannung 
anliegt. ;-)

von Gerald K. (geku)


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Pin 1 des IC's wird vermutlich auf 0V liegen.
Anode A2 liegt dann direkt an 0V und die Anode von A1 über L1 an 0V

Interessant wäre die Spannung vor dem Regler und deren Stabilität und 
Qualität. Störungen auf Versorgungsspannung modulieren den Oszillator. 
Bei großen Amplituden des Oszillator kommt es ebenfalls zu Verzerrungen.

: Bearbeitet durch User
von Phasenschieber S. (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Pin 1 des IC's wird vermutlich auf 0V liegen.

Glaube ich nicht. Pin 1 und 16 erscheinen mir symmetrisch, wie auch 
immer.
Die 47pF an jedem Pin deuten darauf hin.

Ich denke auch, dass nur einer der beiden Pin einen Massebezug braucht, 
denn die Anoden der beiden Varicaps sind über das L galvanisch 
verbunden.

von Gerald K. (geku)


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Phasenschieber S. schrieb:
> Glaube ich nicht. Pin 1 und 16 erscheinen mir symmetrisch, wie auch
> immer.

Ohne Information über den IC Typ wird es nicht.

von Jens G. (jensig)


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Gerald K. (geku)

>Pin 1 des IC's wird vermutlich auf 0V liegen.
>Anode A2 liegt dann direkt an 0V und die Anode von A1 über L1 an 0V

Warum genau 0? Die werden schon ein Potential >0V haben (und wenn es nur 
eine Ube ist), aber max. soviel, wie an den Katoden der C-Dioden minimal 
anliegen. Sonst wäre die Schaltung eine Fehlkonstruktion.

von Phasenschieber S. (Gast)


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Jens G. schrieb:
> aber max. soviel, wie an den Katoden der C-Dioden minimal
> anliegen.

Vergiss nicht, dass die Sperrspannung/Abstimmspannung bei Einstellung 
der grössten Kapazität=kleinste Abstimmspannung, immernoch höher sein 
muss, als die Amplitude der Schwingkreisspannung!

von Karl B. (gustav)


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Gerald K. schrieb:
> Ohne Information über den IC Typ wird es nicht.
Hi,
es handelt sich um den FX118.
Beitrag "FX118 in der Praxis"
Wirklich nichts Detailliertes darüber zu finden. Noch nicht einmal im 
kostenpflichtigen Kauf-Datenblatt von ELV.
Was mich eben stuztig macht, ist diese Ausformulierung im Dabla:
"...Operation of any CML microcircuit without a Xtal or clock input may 
cause device damage. To minimise damage
in the event of a Xtal/drive failure, it is recommended that the power 
rail (VDD) is fitted with a current limiting
device (resistor or fast-reaction fuse)..."

Bevor ich da was falsch mache, wollte ich erst einmal Eure 
Schwarmintelligenz bemühen.
Das Schaltbild oben stammt von einer "russischen" Quelle und ist nicht 
näher verifiziert. Bin da sehr skeptisch, was da so im Internet 
kursiert.

Wie gesagt, ohne Kapazitätsdioden, nur mit L und C funktioniert's.
Auch ein AM-Drehko - schön gegen GND isoliert - geht auch.
Nur etwas zu voluminös und wegen fehlendem "Massebezug"
nur im Experiment zu verwenden. Jedesmal, wenn man die Rotorachse mit 
den Fingern anfasst, rutscht die Frequenz weg. Ist auch nicht anders zu 
erwarten.
Habe auch nur Einfach-Varicaps hier noch BB130. Asymmetrie wohl 
vorprogrammiert.
Und:
Also bleibe bei den Atmel AVRs dann doch lieber bei den anempfohlenen 
Quarzen. Die Idee war ja, durch Änderung von Taktfrequenzen noch ein 
zusätzliches Feature in eine "Lauflicht"-Schaltung reinzubekommen.
Dann doch lieber per Software.

Ein großes Dankeschön und ein volles Nikolaus-Stiefelchen.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Karl B. schrieb:
> Wirklich nichts Detailliertes darüber zu finden
Für ein IC aus der (fast noch) "PreInternetÄra" ist das doch gar nicht 
so schlecht:
https://www.cmlmicro.com/wp-content/uploads/2017/12/fx118ds.pdf

: Bearbeitet durch Moderator
von Karl B. (gustav)


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Lothar M. schrieb:
> Für ein IC aus der (fast noch) "PreInternetÄra" ist das doch gar nicht
> so schlecht:

Ja, das Schaltbild habe ich auch. Trotzdem danke dafür.
Aber wie das jetzt von innen aussieht. Oder wie das Wirkprinzip ist,
(FIR Filter ?), und wie der Oszillator intern aufgebaut ist, wird 
natürlich vom Hersteller nicht preisgegeben.

Der Aufbau im Bild ist vorsintflutlich, da gibt es schon lange den mit 
dem anderen Gehäuse und SMD-Rs und -Cs. Ist aber copyrightgeschützt.
http://schema-montage-electronique.blogspot.com/2011/07/un-scrambler-en-cms.html
Das Rauschen kriegt man durch saubere Ankopplung weg. Eingänge sollten 
nicht offen bleiben (völlig in der Luft hängen). Dann das im verlinkten 
Beitrag beschriebene "Pfeifen" ist moduliertes eingestreutes 
Netzbrummen. Bessere Abschirmung hilft ungemein.

Die Frage, wieso jetzt mit variabler Taktfrequenz?
Ganz einfach: Soll als Soundeffekt Amateurfunk SSB simulieren.
Dazu brauche ich dann keinen großen Transceiver ;-)

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Michael (Gast)


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Das Teil wirkt nicht sonderlich vertrauenerweckend auf mich. Wieso 
frisst das Strom ohne Ende wenn der Takt fehlt? Bei praktisch jedem 
üblichen Bauteil steigt der Strom bei zunehmendem Takt, nicht 
umgekehrt...

von Karl B. (gustav)


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Michael schrieb:
> Wieso
> frisst das Strom ohne Ende wenn der Takt fehlt?

Hi,
das war ja die Expertenfrage hier. Soll eigentlich mit 3,3 V betrieben 
werden.
Habe es hier mit 5V Stabilisator (2950-er)laufen, da zieht es ca. 7 mA.
Aber mit Oszillator. Muss mal herausfinden, was passiert, wenn die Spule
abgetrennt wird, Pins 1 und 16 offen bleiben (nur Cs gegen GND).
Werde berichten. Kann aber dauern.

ciao
gustav

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Karl B. schrieb:
> und wie der Oszillator intern aufgebaut ist, wird natürlich vom
> Hersteller nicht preisgegeben.
Ja, das ist auch bei anderen Hersteller nicht anders, dort steht auch 
nur Pin xyz = OSCout und Pin abc = OSCin. Und unter "On-Chip Xtal 
Oscillator" sieht man doch, dass dieser FX118 ein zutiefst analoges 
Bauteil ist.

Michael schrieb:
> Wieso frisst das Strom ohne Ende wenn der Takt fehlt?
Das kommt vermutlich von diesem analogen Aufbau und war evtl. so nicht 
vorgesehen oder ließ sich nicht verhindern.

> Bei praktisch jedem üblichen Bauteil steigt der Strom bei zunehmendem Takt,
> nicht umgekehrt...
Weil die "üblichen" Bauteile eben digitale Bauteile sind, die pro 
Schaltvorgang Strom brauchen.

: Bearbeitet durch Moderator
von Marek N. (Gast)


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Solche Invertierungs En-/Decoder arbeiteten meistens so, dass das 
NF-Basisband einen Träger (hier: 3,3 kHz) amplitudenmoduliert und das 
obere Seitenband unterdrückt wird. Durch das Bandpass wird nur das 
untere Seitenband ausgewählt und bei dem sind die hohen und und tiefen 
Frequenzen  vertauscht.

Der Trick bei der Sache ist nun, einen Quadraturmischer zu konstruieren, 
der eine gute Trägerunterdrückung des Lokaloszillators hat, und vor 
allem auch eine gute Isolation des Eingangsports, da sonst das 
ursprüngliche Seitenband durchschlägt. Da die Eingangsfrequenzen bis 300 
Hz runter durchgelassen werden sollen, hat man vermutlich den 
Quadraturmischers durch DC-Kopplung angebunden. Bei fehlendem LO-Signal 
könnte sich der Arbeitspunkt der Schaltung zum Ungunsten verschieben.

Der hohe Takt wird für den Switched-Capacitor-Filter benötigt und aus 
einem Farbträger-Quarz (4,43 MHz) abgeleitet.

Ja, heute würde man es volldigital im DSP lösen mit Hilbertransformator 
und FIR-Filter.

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