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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Scheitelwert messen


Autor: Jens (Gast)
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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

Autor: Oschi (Gast)
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Waer da nicht ein genauerer Generator passender ? zB ein DDS basierter, 
der bring aufloesung im mHz (milliHertz) Bereich.

O.

Autor: Peter-neu-ulm (Gast)
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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.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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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)

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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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€

Autor: Knuddel Pudel (knopf)
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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.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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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.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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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.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Zum CF300 MESFET gab es 1986 diese Applikationsschrift, Alldatasheet hat 
nur ein einfaches Datenblatt:
http://semiconductor.alldatasheet.com/semiconducto...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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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.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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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.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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( 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/semiconducto...
http://www.alldatasheet.com/semiconductor/electron...

Autor: Jens (Gast)
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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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