Hallo, wie könnte man Quarz- oder Keramikoszillatoren mit Operationsverstärkern aufbauen? Gibt es da viele Möglichkeiten oder eigentlich nur die gleichen wie bei Inverterschaltungen (wobei der OP dann quasi als "digitaler" Inverter arbeiten würde)? Ein altbetagter NE5534 hat eine Bandbreite von 10MHz. https://www.ti.com/lit/ds/slos070d/slos070d.pdf? Bedeutet das, dass man mit ihm einen 5MHz-Grundwellenquarz zum Schwingen bringen könnte? Davon abgesehen gibt es ja auch OPs für deutlich höhere Frequenzen, damit müsste man ja noch viel höhere Schwingfrequenzen erreichen können.
Rüdiger schrieb: > wie könnte man Quarz- oder Keramikoszillatoren mit Operationsverstärkern > aufbauen? Warum sollte man, wenn 1 Transistor reicht?
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Rüdiger schrieb: > Gibt es da viele Möglichkeiten oder eigentlich nur die gleichen wie bei > Inverterschaltungen (wobei der OP dann quasi als "digitaler" Inverter > arbeiten würde)? Eine Colpitts- oder Pierce-Topologie bietet sich an. Der OPV darf dabei nicht als "digitaler" Inverter arbeiten sondern ausschließlich linear als Verstärker/Puffer. Die notwendige Begrenzung der Amplitude muss extern, z.B. wie im Anhang über einen Soft-Limiter erfolgen. Die Bandbreite des OPV sollte 5...10 mal höher liegen als die Resonanzfrequenz des Quarzes oder LC-Kreises.
Hier gibt es gegen Ende des Artikels auch nochmals Hinweise, wie man die Leistung am Quarz bestimmen und ggf reduzieren kann: https://www.all-electronics.de/wp-content/uploads/migrated/article-pdf/75084/jauch-quartz-422-neu.pdf
Rüdiger schrieb: > Ein altbetagter NE5534 hat eine Bandbreite von 10MHz. Sei mal ein bissel vorsichtiger mit solchen Zahlen. Beim OpV wird zumeist das Bandbreite-Verstärkungsprodukt angegeben, also in diesem Falle, daß der OpV bei 10 MHz noch eine Verstärkung von 1 hat. Aber sowas hängt auch davon ab, ob und wie die eingebaute Kompensation gemacht ist. W.S.
Hp M. schrieb: > Warum sollte man, wenn 1 Transistor reicht? Eine Begründung für eine solche Konfiguration würde mich auch interessieren. Warum einfach wenn's umständlich auch geht? Akademisches Herumplänkeln? Oder künstlich erzeugtes Thema um den Forums-Traffic zu erhöhen? Ich sehe jedenfalls keine sinvolle, vernünftige Anwendung.
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weiter weg schrieb: > Hp M. schrieb: >> Warum sollte man, wenn 1 Transistor reicht? > > Eine Begründung für eine solche Konfiguration würde mich > auch interessieren. Weil's eben auch funktioniert und einfacher ist. Noch simpler ist eine Pierceschaltung mit Transistor. Dafür gibt es jede Menge Anwendungen und hat mit "akademischem Geplänkel" nichts zu tun.
HST schrieb: > Weil's eben auch funktioniert und einfacher ist. Du hast es nicht verstanden. weiter weg schrieb: > Eine Begründung für eine solche Konfiguration würde mich > auch interessieren. .... bezog sich natürlich darauf warum einen Oszillator mit einem "komplexen" OP-Aufbau zu realisieren. weiter weg schrieb: > Warum einfach wenn's umständlich auch geht? Aber soweit scheinen deine Gedankengänge nicht zu reichen.
Ein Oszillator erfordert eine Verstärkung von v >= 1 (nicht viel größer als 1). Deshalb reicht ein Transistor eben aus. Zu viel Verstärkung bringt eh nichts, weil dann Oberwellen entstehen. Hat also seinen Grund, daß die allermeisten Oszillatoren nur mit einem Transistor gebaut werden.
Das war auch sehr mißverständlich von dir ausgedrückt, da ich das natürlich auf die zitierte 1-Transistor Konfiguration bezog. "...Begründung für eine solche OPV Konfiguration..." wäre eindeutig gewesen. Da musst du ja nicht gleich so ausfällig werden. Ich halte mein Denkvermögen noch für ausreichend.
HST schrieb: > Da musst du ja nicht gleich so ausfällig werden. Was ist daran ausfällig wenn ich sachlich vermute wie weit deine Gedankengänge (nicht) reichen? Habe ich dich beleidigt, beschimpft, bedrängt, oder was sonst?
Beim Oszillator von "von HST","xtal-Colpitts_Osc_solo.png" würde ich den Kondensator an Basis-Emitter wenigstens 5 mal größer machen als den Kondensator der parallel zum 1 kOhm widerstand ist. Und den Quarz würde ich noch mit einen Trimmer 50pF in Reihe schalten, hat sich bei mir bewährt.
Vielen Dank für die Antworten und die Schaltungsvorschläge. Es geht mir tatsächlich in der Hauptsache erst mal darum, das Thema theoretisch einzukreisen. Ein-Transistor-Oszillatoren mit FETs und BiPos (nebst Invertern) habe ich schon einige gebaut. Da die OPs teilweise immer schneller werden, interessiert mich das Thema. Und ich überlege, versuchsweise einen BFO für eine ZF von 455kHz einfach mal mit einem OP aufzubauen. Von da her sind Schaltungsvorschläge in dieser Richtung immer willkommen. Ansonsten haben viele von den "schnelleren OPs" offensichtlich hier den Nachteil, dass sie sehr niederohmig (50 Ohm) angesteuert werden wollen. Das mag so ein Quarz wegen der daraus resultierenden "hohen Ströme" wahrscheinlich eher nicht.
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Hallo Günter, mittlerweile O.T.... :)) Es ist richtig, dass man solche Schaltungen je nach Anwendungsfall optimieren kann. Mein obiges Bild basiert einfach auf einer sehr populären Schaltung von G3UUR (Anhänge) zur Ausmessung von Quarzparametern für Filter. Die relativ starke Rückkopplung ermöglicht das Anschwingen so ziemlich aller Quarze (auch mit geringer Güte) zwischen 2 und 25MHz. Da kommt natürlich kein sauberer Sinus heraus, was für diesen Zweck auch nicht nötig ist. @Rüdiger Für einen BFO kannst dir ja mal die Schaltung mit einem NE602 (NE/SA612) angucken. Der vereinigt Produktdetektor/Mixer und Oszi-Schaltung in einem IC. MfG, Horst
@ Rüdiger (und Günter?) ..und wenn du einen Colpitts-Oszillator wirklich verstehen willst (warum z.B. der eine Transistor trotz der nicht vorhandenen Spannungsverstärkung trotzdem verstärkt ;-) ), sieh dir dieses Video (Englisch) an: https://www.youtube.com/watch?v=I4bAfDu6F1k 1. erklärt es die Funktionsweise des C.O. in Kollectorschaltung, 2. erhält man reichlich Hinweise zur Dimensionierung, also Anschwingen, Quarzbelastung etc. Michael
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Hallo Michael, ich hasse ja Youtube, weil da mittlerweile gefühlt mehr nervige Werbung läuft als Inhalt. Aber das Video ist didaktisch wirklich super gemacht. MfG, Horst
Hallo Horst, wenn es nicht so mega-groß wäre, würde ich es auch hier hochladen ;-) , selbstverständlich ohne Werbung... :-) Michael
Youtube übertreibt's neuerdings. Ich lade daher auch so einiges herunter, um die sch... Werbung loszuwerden. Es gibt ja zum Glück genügend Online-Konverter dafür.
Themenverlassende Zwischenbemerkung: HST schrieb: > ich hasse ja Youtube, weil da mittlerweile gefühlt mehr nervige Werbung > läuft als Inhalt. Das Add-On "uBlock Origin" oder etwas Vergleichbares in den Browser holen hilft ungemein.
Zurück zum Thema, wäre ein OpAmp-Quarzoszillator prinzipiell driftärmer als ein (Ein-) Transistor-Oszi? Weil intern temperaturkompensiert?
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Rüdiger schrieb: > Weil intern temperaturkompensiert? Wohl kaum... Dann hast du allenfalls eine gewisse Temp.-Kompensation für den Verstärker (soweit man davon sprechen kann, denn ein Verstärker-IC driftet ja auch), aber noch keine TK für den Quarz selbst und dessen Beschaltung durch die Cs... Der Quarz ist wohl die mit größte Fehlerquelle, denn es kommt auf dessen Schnitt an; der bestimmt, wo (bei welcher Temperatur) der Umkehrpunkt und die Wendepunkte sind. Siehe Anhang... (Quelle: Quarz-Kochbuch)
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Michael M. schrieb: > Der Quarz ist wohl die mit größte Fehlerquelle, denn es kommt auf dessen > Schnitt an; der bestimmt, wo (bei welcher Temperatur) der Umkehrpunkt > und die Wendepunkte sind. Siehe Anhang... (Quelle: Quarz-Kochbuch) Verstehe. https://www.mikrocontroller.net/attachment/572789/Umkehrpunkt.png Gilt dieses Diagramm auch für Keramikresonatoren?
Rüdiger schrieb: > Gilt dieses Diagramm auch für Keramikresonatoren? Sieh dir mal als Beispiel das Datenblatt von MURATA an: https://www.mouser.de/datasheet/2/281/p16e-522700.pdf Die TKs sind sehr unterschiedlich im Vergleich zu denen von Quarzen, generell jedoch ein bis zwei (oder noch mehr) Größenordnungen schlechter (Standard-Teile). In digitalen, nicht zeitrelevanten Einsatzgebieten reicht das durchaus, ebenso sind die Güten von Resonatoren erheblich niedriger... Es kommt also sehr auf das Einsatzgebiet an, d.h. wie genau und stabil die Schwingung sein soll. Dementsprechend wählt man das f-bestimmende Teil. ;-) Auf sämtliche Unterschiede gehe ich jetzt mal nicht ein... Supergenaue, zeitkritischen Anwendungen sind dann Domäne von TCXOs bzw. OCXOs. Michael
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Bei Quarzen spielt leider nicht nur der eigene Temperaturgang eine (wenn auch wesentliche) Rolle, sondern auch die am Quarz liegenden Kapazitäten der Oszillatorschaltung. Die sind nämlich auch u.U. temperaturabhängig und können die Serien- oder Parallelresonanz verschieben. Anbei eine Simulation eines typischen 10MHz-Quarzes (AT-Schnitt, Qu=90000) für verschiedene Serien- (CS) bzw. Parallelkapazitäten (CL). Bei Stabilitätsanforderungen von besser als 10e-6 kann dieser Einfluss schon sehr deutlich sein. (Passiert auch bei Induktivitäten am Quarz). MfG, Horst
Das Quarzkochbuch wurde noch nicht erwähnt https://www.axtal.com/English/Support/QuarzkochbuchQuarzCrystalCookbook/ Im Kapitel 6 wird auch die in Mikrocontrollern übliche Pierce-Schaltung sowie die Verwendung eines MMIC genannt, aber kein Operationsverstärker. In den letzten Jahren werden auch MEMS-Oszillatoren als Alternative angeboten https://de.wikipedia.org/wiki/MEMS-Oszillator
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Hat zufaellig jemand einen R&S FSWP rumstehen und koennte mal das Phasenrauschen der Transistorloesung und der Opamploesung vergleichen? Das wuerde mich interessieren. Olaf
olaf schrieb: > ...das Phasenrauschen der Transistorloesung und der Opamploesung vergleichen... Ich habe zwar kein FSWP und habe derzeit keine Möglichkeit, das Phasenrauschen zu messen, jedoch schätze ich, dass die Transistorschaltung aufgrund größerer Freiheiten im Design besser abschneiden wird. Ich habe -nebenbei bemerkt- auch sehr wenig, besser gesagt keine brauchbaren Applikationen für wirklich rauscharme Q-Oszillatoren mit einem OPV gefunden. EDIT: Die bekannten sehr guten OCXOs verwenden BJTs (allenfalls noch JFETs). ;-) Michael
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Ich habe ein Miles Design Timepod, das misst per Kreuzkorrelation bis kurz unter 30 MHz. Die Referenzen sind 2 Stk. 10 MHz Morions. Dank KK kann das die Eigenschaften eines 3. Morion MV89A ausmessen, auch wenn er besser ist. Ich bin nicht bereit an den Oszillatoren viel rumzulöten, aber dranstecken und messen geht. Phasenoise und ADEV. OMG. Kalte Hände, kalte Füße, Ganzkörperzittern, Fieber, völlig fertig. Das letztemal unter Leuten war ich letzte Woche beim 2. Boostern. :-( Gruß, Gerhard
Gerhard H. schrieb: > OMG. Kalte Hände, kalte Füße, Ganzkörperzittern, Fieber, > völlig fertig. Das letztemal unter Leuten war ich letzte Woche > beim 2. Boostern. :-( Ja, ja! Man muss nur richtig feste dran glauben!
weiter weg schrieb: > Akademisches Herumplänkeln? weiter weg schrieb: > Du hast es nicht verstanden. weiter weg schrieb: > Aber soweit scheinen deine Gedankengänge nicht zu reichen. weiter weg schrieb: > Habe ich dich beleidigt > [...]? Dem Wolf steht der Schafspelz nicht gut.
Gerhard H. schrieb: > Das letztemal unter Leuten war ich letzte Woche beim ... Superspreaderevent. 4Mrd sind genug. ;)
HST schrieb: > Anbei eine Simulation eines typischen 10MHz-Quarzes (AT-Schnitt, > Qu=90000) für verschiedene Serien- (CS) bzw. Parallelkapazitäten (CL). Vielen Dank noch für die Simulation, Horst! Rüdiger schrieb: > wie könnte man Quarz- oder Keramikoszillatoren mit Operationsverstärkern > aufbauen? Vielleicht kann man noch mal auf meine erste Frage zurückkommen. Da wurde ja eigentlich nur dieser sachdienliche Beitrag gepostet https://www.mikrocontroller.net/attachment/572598/Colpitts_Crystal_Oscillator_with_Op-Amp.png Gibt es noch andere Schaltungsvarianten, um mit Quarzen oder Keramikresonatoren OP-Oszillatoren aufzubauen?
Dieter schrieb: > Gerhard H. schrieb: >> Das letztemal unter Leuten war ich letzte Woche beim ... > > Superspreaderevent. 4Mrd sind genug. ;) Nein. Das ist eine normale Impfreaktion. Vergeht bald. Manche Menschen bekommen das leider, je nach Impfstoff.
Rüdiger schrieb: > Gibt es noch andere Schaltungsvarianten, um mit Quarzen oder > Keramikresonatoren OP-Oszillatoren aufzubauen? Nun, hier: Beitrag "Re: Quarz- oder Keramikoszillatoren mit Operationsverstärker" wurden ja noch Beispiele gezeigt. Allerdings ist eben der Bauteile-Aufwand nicht mehr mit einer 1-Transistorschaltung vergleichbar bzw. nur selten gerechtfertigt. ^^ Die Dimensionierung lasse ich mal dahingestellt, soo trivial oder übersichtlich wie beim 1-Tr.-Colpitts finde ich sie nicht. Letzterer hat seine breite Zustimmung in den "Fach"kreisen gefunden, und das hat sehr wohl seine Gründe. Es gibt ganze "Schrankwände" an Dokumentationen darüber im Gegensatz zu denen mit OPV... Die Frage stellt sich: Warum möchtest du "unbedingt" OPV einsetzen? Erfahrungen/Fortschritte machen im Hobby ist als (einziges) Argument sehr wohl akzeptiert. :-) Gibt es andere Gründe, die wir kennen sollten? Michael EDIT: An diejenigen, die hier nicht zum Thema schreiben.. Könntet ihr bitte eure "Absonderungen" meinetwegen auf FB oder Tw. einstellen?
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Michael M. schrieb: > Nun, hier: Beitrag "Re: Quarz- oder Keramikoszillatoren mit > Operationsverstärker" > wurden ja noch Beispiele gezeigt. Der MC10116 dort ist ein triple differential amplifier, den würde ich nicht als normalen OP auffassen wollen. Irgendwo habe ich noch die Schaltung im Anhang mit MAX903 gefunden. Michael M. schrieb: > Die Frage stellt sich: > Warum möchtest du "unbedingt" OPV einsetzen? Erfahrungen/Fortschritte > machen im Hobby ist als (einziges) Argument sehr wohl akzeptiert. :-) > Gibt es andere Gründe, die wir kennen sollten? Es geht mir in der Hauptsache erst mal darum, das Thema theoretisch einzukreisen und dann vielleicht praktisch damit zu experimentieren (dafür hätte ich gerne erst mal eine Handvoll Schaltpläne, deshalb der Beitrag hier). Ein-Transistor-Oszillatoren mit FETs und BiPos habe ich schon einige gebaut, auch mit Arduino und DSS wie Si5351 oder AD9xxx, darum soll es hier nicht gehen. > EDIT: An diejenigen, die hier nicht zum Thema schreiben.. > Könntet ihr bitte eure "Absonderungen" meinetwegen auf FB oder Tw. > einstellen? Ich schließe mich voll und ganz an, Admit bitte die reinen "Gesundheitsbeiträge" hier löschen!
Rüdiger schrieb: > Der MC10116 dort ist ein triple differential amplifier,... Ja, der Verfasser ist wohl Fan vom 10116. :-) Aber man kann ja die nicht benötigten Pufferstufen erstmal wegdenken... > ...dafür hätte ich gerne erst mal eine Handvoll Schaltpläne... Du siehst, dass die nicht so dicke gesät sind. Gründe siehe mein voriger Beitrag. Ich habe persönlich schon ein Problem solche zu finden und müsste deswegen Suchmaschinen befragen... Hier: https://dokumen.tips/documents/kapitel-9-oszillatoren-mywww-zhaw-fs2009-oszillatoren2009pdf-zhaw-asv.html?page=1 noch ein paar Grundlagen; da kommen auch OPV-Schaltungen zur Sprache... Michael
In Elektor gabs sehr früh auch Quarzoszillator-Schaltungen mit Gattern, Rechteck, Dreieck, Puls und sogar Sinus, mit 7400, 74HCT... usw., im Prinzip reicht ja ein Inverter, überzählige Gatter zum Entkoppeln, als Impulsformer oder für höheren Fanout auch parallel.
In den LTC-AppNotes waren glaub auch welche. Ich erinnere mich da speziell an eine die besondere Eigenschaften haben soll. Was Rauschen und Nebenlinien angeht, müssen es möglichst wenige aktive Elemente sein. Also diskret bauen mit möglichst wenig Transen.
Eine reicht ja, wie bereits bekannt. ;-)
Rüdiger schrieb: > Es geht mir in der Hauptsache erst mal darum, das Thema > theoretisch einzukreisen Solange die Schwingungsbedingungen [1] erfüllt sind, bringst du jede Schaltung zum Schwingen. Auch ungewollt. Leider. [1] https://de.wikipedia.org/wiki/Oszillatorschaltung#Schwingungsbedingung
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Rüdiger schrieb: > Gibt es noch andere Schaltungsvarianten, um mit Quarzen oder > Keramikresonatoren OP-Oszillatoren aufzubauen? Z.b. eine Butler-Konfiguration (s. Anhang 1). Der OPV arbeitet, genau wie bei der Colpitts-Variante, als einfacher Pufferverstärker. Zur Begrenzung der Amplitude dienen antiparallele Dioden. Die Schleifenverstärkung liegt bei etwa 6dB, der Quarz arbeitet in Serienresonanz (s. Anhang 2).
Hallo Rüdiger, es ist nicht so ganz klar, ob du auch Infos über besonders rauscharme Xtal-Oszis haben möchtest. Falls ja, kann ich dir folgenden Link auf der Seite von DK7JB empfehlen. Der hat sich mit solchen Oszillatoren und deren Rauschmessung befasst und u.a. mit Dr. Ulrich Rohde kurzgeschlossen. Du findest dort auch noch viele weitergehnde Links. Wie oben schon mehrfach erwähnt, sind für hohe Anforderungen kaum OPVs zu finden. Hier der Link: https://www.bartelsos.de/oszillator MfG, Horst
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