Hallo, ich möchte einige Quarze ausmessen. Zur Verfügung steht mir ein Oszilloskop (50 MHz) sowie ein Sinusgenerator (bis 30 MHz). Vereinfacht ausgedrückt lege ich das Sinussignal an den Quarz und noch ein Widerstand in Reihe. Dann verändere ich die Frequenz und schaue mir am Oszilloskop an, wann die Amplitude am Quarz maximal ist. Somit habe ich die Resonanzfrequenz. Das gleiche mache ich noch mit je einem Kondensator in Reihe. Aus den so gewonnenen drei Frequenzen kann man die Parameter des Quarzersatzschaltbildes ausrechnen. Funktioniert soweit, nur leider ist ein genaues Ablesen am Scope sehr mühsam und eigentlich zu ungenau. Daher habe ich mir überlegt, eine Schaltung zu bauen, die mir einfach nur den Spitzenwert eines Sinussignals bis 30 MHz misst und z. B. digital anzeigt. Wie würdet ihr das angehen? Vielleicht mit einem Präzissionsgleichrichter (OP) und nachgeschaltetem RC-Glied? Der Kondensator würde sich auf den Scheitelwert der Sinusschwingung aufladen, welchen ich dann mit dem Multimeter messen könnte. Anschließend muß halt der Kondensator wieder entladen werden, aber das kann man ja mit einem Taster machen. Hier kommt es ja auch nicht auf die Geschwindigkeit an. Genauigkeit spielt auch keine Rolle, ich muß ja nur wissen, bei welcher Frequenz ein Maximum der Amplitude am Quarz auftritt. Ich freue mich auf eure Hinweise. Viele Grüße Jens
Waer da nicht ein genauerer Generator passender ? zB ein DDS basierter, der bring aufloesung im mHz (milliHertz) Bereich. O.
Hallo Jens, wenn Du schon ein schnelles Oszilloskop hast, mach doch die Messung etwa nach der folgenden Methode: Der Quarz kommt als Längswiderstand zwischen zwei 50-Ohm-Widerstände. Die Serienresonanz ist dann sehr genau an dem Punkt ermittelbar, an dem die Phasenverschiebung durch den Quarz Null wird. Die kann man am Zweikanal-Oszilloskop sehr genau erkennen.Durch den Verlustwiderstand des Quarzes entsteht außerdem eine leicht messbare Spannungsteilung, aus dem der Längswiderstand errechenbar ist. Wird dann noch ein einigermaßen genauer Kondensator in Reihe mit dem Quarz geschaltet, ist aus der Frequenzverschiebung L bzw C0 berechenbar.
Es gab mal einen ausgezeichneten Artikel in den UKW-Berichten zum Thema einfache Messung von Quarzparametern: Kristall-Splitter. Detlef Burchard,. 1992/4. 215 - 228 (Im Internet habe ich nur einen englischen Artikel desselben Autors zur Messung von logarithmischen Verstärkern gefunden: http://www.clearlight.com/~vhfcomm/pdf/log-conv.pdf nur als Leseprobe, der Quarzartikel war ähnlich ausführlich mit praktischen Messungen)
PS: die alten UKW-Berichte kann man größtenteils noch nachkaufen: http://www.ukw-berichte.de/ukw-docs/zeitschr/ukw_heft.html UKW-Berichte, Ausgabe 4/92 Best-Nr. 07084 3,50€
Quarze haben ni<ht nur eine Resonazfrequenz. Es kann zudem als Parallelresonator und auch als Serienresonator betreiben weden. die Frequenzen sind oft sogar nicht weit auseinander. Der Quarz kann auch als Obertonresonator getrimmt sein. Des witeren ahben sie Nebenresonanzen. Man sollte daher schon auch etwas über die Quarze wissen.
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Hier ist die Mess-Schaltung aus dem genannten Artikel. Der CF300 war ein GaAs-FET von Telefunken, ist eventuell noch von www.giga-tech.de erhältlich.
Angehängte Dateien:
Und eine der Messungen an einem 5.Obertonquarz. Die Kapazität des Quarzgehäuses wurde im unteren Bild mit einer parallelgeschalteten Induktivität kompensiert. Man sieht die auch von R.H. erwähnten mehrfachen Resonanzen.
Zum CF300 MESFET gab es 1986 diese Applikationsschrift, Alldatasheet hat nur ein einfaches Datenblatt: http://semiconductor.alldatasheet.com/semiconductor/electronic_parts/datasheet/88776/ETC/CF300.html
Giga-Tech hat sie noch in der Liste stehen: CF 300 B Dualgate /GaAs 5, 11 € CF 300 C " 6, 14€ aber ein anderer FET sollte auch gehen, die Frequenzen sind ja nicht so hoch. Die Stabilität des Generators muß natürlich hoch sein, ein freischwingender Wobbeloszillator ist zu instabil. Heutzutage ist ein DDS dafür gut, die gabs 1994 noch nicht. Die Messungen damals wurden laut Text auch versuchsweise mit alten Röhrengeräten gemacht, Bj. 1954 und 1965, schmalbandig gewobbelt über eine nachträglich eingebaute "Feinverstimmung". Die Fotos sind aber mit einem selbstgebauten Generator des Verfassers entstanden.
Nachtrag: Drei Hefte zuvor (1/1992 S.43-50) hatte derselbe Autor einen Artikel über MESFETs, dort ist die Schaltung näher erläutert. Ein normaler DG-MOSFET sei fast so gut, (Reichelt hat ja noch BF961, BF980/80/82 im Programm). Es geht vor allem um geringe Rückwirkungskapazität und hohe Vorwärtssteilheit. Wichtig ist eine hochohmige Ansteuerung und Auskopplung am Quarz. Im Vorgängerartikel wird eine "HF-Stromquelle" gezeigt, die der ersten Stufe hier ähnelt. Die zweite Stufe wird als HF-Tastkopf bezeichnet.
( sollte oben BF981 heißen ) http://www.nxp.com/products/rf/smallsignal/fets/index.html andere BF9xx dual-gate-Mosfets gibts noch von NXP. Und die alten genannten Typen von Valvo und Texas stellen jetzt Vishay und andere her: http://semiconductor.alldatasheet.com/semiconductor/electronic_parts/datasheet/95965/VISAY/BF961.html http://www.alldatasheet.com/semiconductor/electronic_components/datasheet/153718/ETC/BF980.html
Vielen Dank Christoph für die vielen Informationen, ich werde mich heute mal dran setzen. Schade, dass es die alten UKW-Berichte nicht auf DVD gibt. Wäre doch mal eine Anregung für den Verlag, einfach mal Hefte von 10 Jahren auf den Scanner zu werfen und anschließend zu brennen. Der Aufwand ist bei 4 Heften pro Jahr eigentlich überschaubar. Ich würde es sogar machen, gegen einen Satz DVDs :) Zu dem Transistor, BF998 hätte ich sogar hier. Ob der auch geht? Muß mir das wie gesagt heute mal ansehen. Aber ich hätte noch eine andere Frage. Ich bräuchte einen einfachen Rauschgenerator bis ca. 30MHz. Im Internet fand ich gestern diese Schaltung: http://www.qsl.net/dk3wi/HF_Noise_Generator.html Klingt ja recht interessant und vor allem einfach. Taugt die was? Ich will damit Quarzfilter so ungefähr ausmessen/abstimmen. Oder mit welchen Schaltungen habt ihr sonst gute Erfahrungen gemacht? Wäre natürlich gut, wenn sie mit Bauteilen realisierbar wäre, die problemlos erhältlich sind. Eben wie die obige Schaltung. Viele Grüße Jens
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