stabiele VFO voor de kortegolf

Ik ben aan een opdracht begonnen om een kortegolf zender te bouwen.
In de eerste instantie wilde ik voor de oscillator een PLL gebruiken, om niet te verklaren omstandigheden wilde de VCO het niet meer doen, ook had ik problemen met de delers en de PLL zelf wilde niet "locken".

Maar de belangrijkste reden was wel dat de VCO van een 4046 een blokgolf produceert terwijl ik eigenlijk een sinus spanning nodig heb.
De gehele zender werkt in klasse A en A/B (eindtrap), gemoduleerd wordt in een gebalanceerde mengtrap met transistoren.
Het is de bedoeling dat er in AM en DSBSC (dubbelzijband suppressed carrier) gemoduleerd kan worden.
Dit komt vlak achter de oscillator waarna het signaal versterkt wordt.
Dat wil ik hier niet bespreken, het is een apart verhaal en ik wil het onderwerp beperken tot de oscillator.
Omdat het afstemmen op DSB (en SSB) precies is om er een aceptabel geluid van te maken, is de frequentie constantheid groot, m.a.w. de oscillator aan de zend zijde mag niet teveel verlopen in frequentie, alsmede de BFO aan de ontvangstzijde om een DSB/SSB gemoduleerd signaal correct te detecteren.

Omdat de wat oudere HF trancievers gewoon een analoge oscillator gebruikten en waar prima mee te werken is moet het toch niet zo moeilijk zijn om zelf een stabiele VFO te kunnen maken.
Meetsal werken de VFO's uit dit soort trancievers tussen de 5 en 5,5MHz.
Voor mijn toepassing gebruik ik het frequentie bereik 3400 tot 6400kHz.
Reden dus om aan de slag te gaan en zelf iets ontwikkelen.

Wat ik eerst probeerde was een Seiler VFO, hoewel ik de frequentie stabiliteit redelijk goed kon krijgen; 220Hz drift na de eerste vijf minuten en na 15 minuten 100Hz had ik wat problemen met de syroflex condensators.
Met solderen aan styroflex condensators moet men goed oppassen dat de soldeerbout niet het plastic van de behuizing laat smelten en dit gebeurd heel snel.
Toch was ik niet zo tevreden met deze Seiler oscillator en de keuze in de koppelcondensatoren (voor de meekoppeling)vond ik ook moeilijk te bepalen.

Eigenlijk wilde ik een oscillator net zo iets als een Colpitts maar het nadeel van een Colpitts is dat het frequentie bereik van hoogste tot laagste werkfrequentie niet erg groot is.
Ik heb ook nog een Clapp oscillator geprobeerd, dit werkte wel behoorlijk naar tevredenheid alleen viel het afstem bereik wat tegen.
Een Clapp oscillator is een prima oscillator alleen niet geschikt voor een groot afstembereik.

Uit eindelijk wilde ik één kant van de afstemkring koppelen naar de massa met een flinke grote capaciteit, terwijl de andere kant van de afstemkring nauwelijks wordt belast.
En hiermee heb ik de Vackar VFO opnieuw uitgevonden.
Al direct na het eerste experiment om dit te proberen was ik enthousiast over deze schakeling.

Voordat ik deze oscillator ging proberen wilde ik er eerst meer over weten, waarbij hier wat nuttige links:
https://en.wikipedia.org/wiki/Vack%C3%A1%C5%99_oscillator

https://www.qsl.net/va3diw/vackar.html

https://www.google.nl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd...O1Ni_fuzMe

Van dit type oscillator wordt soms beweert dat de frequentie stabiliteit bijna is als van een kristal oscillator.
Dat is niet helemaal waar maar het is wel één van de meest stabiele
oscillatoren als welke andere dan ook.
De oscillator is afstembaar over een groot frequentie bereik, dat was wat ik zocht.
De opzet is vrij éénvoudig en de werking is simpel te begrijpen, ik vraag me af waarom ik dit niet eerder heb geprobeerd.
Het uitgangsignaal is redelijk groot genoeg een paar Volt volgens de links die ik gaf kan 7dBm behaald worden, wat meer als voldoende is.
Een ander belangrijk punt is dat het signaal op de drain van de Fet weinig varieert op de aangesloten belasting.
De capaciteit op de drain is hier groot en is makkelijk te koppelen met een buffer of zo iets.

In mijn oscillatoren gebruikte ik het beste wat ik kon gebruiken en dat is een dual gate Mosfet van het type BF961.
De gate is hier nog hoog ohmiger als die van een JFet.

Voorlopig wil ik het hier even bij laten, volgende keer meer.

"tijd is relatief"
mel

Golden Member

Je kan ook met een "Huff-Puff" schakeling de boel stabiel houden.

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

Hallo Mel bedankt voor uw reactie.
Inderdaad ik ben aan het nadenken geweest om een alternatief te verzinnen op een PLL.
En ik heb al het één en ander kunnen lezen via Google.
Een Huff-Puff PLL is een aantrekkelijk alternatief.
Alleen begrijp en doorzie ik niet direct de werking van de schakeling.
Ik kan dit makkelijk gaan proberen als een tweede schakeling op een aparte pcb welke ik ernaast plaats en ik wil dat zeker gaan doen.
Wat ik gezien heb in het kort dat er vele variaties in de schakeling waren, ik weet even niet welke soort schakeling ik het beste kan proberen.

"tijd is relatief"
mel

Golden Member

Heel kort gezegd, Huff-Puff geeft in principe een hoop frequentie's in een heel klein raster, zeg om de 10 Hz.De VFO word dan naar de dichtbijzijnde "rasterfrequentie" getrokken.Het zit iets anders in elkaar, maar ik doe het nu even uit mn hoofd..

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

Ha Martin V,

Interessant :D ik denk dat als je een analoge PLL wil gebruiken er wel mogelijkheden zijn die tevens voorzien in je modulator DSBSC twee vliegen in een klap.
Welk raster (stap grote) wil je gaan gebruiken ? de gekozen oscillator is goed bruikbaar maar let op het bouwen :o
In jou schema is de afstemming hand matig kan dit in de praktijk als je deze oscillator zou willen uitvoeren met varicapdiodes zijn de eigenschappen een stuk lager i.v.m. de Q van de diodes.
Het voorstel van @mel zou ik eerst goed bestuderen i.v.m. spurs ook de CNR Carrier to Noise Ratio is een stuk slechter en daarmee ook de SNR Signal to Noise Ratio na de modulator.
Dit principe gebruik ik op 76 GHz in mijn frequentie teller als heterodyne converter daar is de ruis niet van een grote orde.
Ik maak dan middels een step recovery diode een raster en meng het ingangs signaal naar een afstembaar (swept) midden frequent.

Een analoge fase detector kan met een balans mixer laagdoorlaatfilter en versterker.
Je modulator kan ook opgebouwd worden met een balans mixer omdat je de draaggolf onderdrukt kan je heel mooi de fase meten van de zijbanden en is de draaggolf frequentie te controleren.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Hallo Mel en Henk.
Ik wil het hier even over de frequentie stabilisatie schakeling, of wel de 'huff-puff'VFO gaan hebben.
Hoewel ik talloze verschillende schema's op het internet heb kunnen vinden. http://www.hanssummers.com/huffpuff/library.html
Wil ik het ontwerp beperken tot slechts één manier.
En dat is het onderstaande schema:

Volgens deze manier wordt de VFO frequentie gedeeld door Q7 en Q8 van de CD40660, dat is bij elkaar 2^15=32768.
Bij een ingangsfrequentie van 6400kHz betekend dit een frequentie raster van 195Hz.
Nu is dit geen ontwerp van een ontvanger, maar van een zender er hoeft niet persee zo fijn worden afgestemd en ik kan het raster makkelijker hoger kiezen.
Wat ik ga doen is een deling door vier met een 74HC74 flip-flop en daarna slechts één CD4060 deler welke ik gebruik voor een deling op Q12, dat is een totale deling van 2^14=16384.
Het frequentie raster komt dan op 390Hz, wat ik wel prima vindt.

Voor de integrator uit het schema, wil ik de CA3240 dual opamp gebruiken, de RC tijden wil ik ook veranderen zodat de VFO sneller lockt.
De 4,7MΩ weerstanden wil ik vervangen door 1MΩ en de 2,2µF condensator wil ik gaan verhogen naar 10µF.
Wat ik vreemd vind in het ontwerp dat er wordt gezegd dat de frequentie uit de kristal oscillator naar beneden wordt gedeeld tot 10Hz.
Maar dat zie ik in het schema niet terug, hier wordt de hoge frequentie uit de kristal oscillator direct gemengd met de frequentie uit de VFO, dit begrijp ik dus niet helemaal.
Ik heb een duidelijke beschrijving van de 'huff-puff'VFO kunnen vinden en die staat hier:

principle of huff puff vfo stabalisation.pdf

Voor de kristal oscillator gebruik ik een kant-en-klaar type, met een frequentie van 16MHz.

Deze geeft direct een mooi TTL signaal af waarmee ik de 74HC74 flip-flop mengtrap mee instuur.
Ik heb nog niets gebouwd of geprobeerd dit zijn de toekomstige plannen zoals ik het ga maken en testen.

De Vackar VFO is af en is ingebouwd in een kastje, binnenkort zal ik de buffertrap daarvan bespreken.

"tijd is relatief"
mel

Golden Member

Experimenteel bezig. Dat zien we graag :)

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

Ha Martin V,

Dat zie je goed er zal met het presenteren om een algemeen karakter weer te geven een lijntje vast in plaats van een open blokje getekend zijn wat de deler moet voorstellen |:(
Het gaat er om dat je een raster frequentie maakt en dit kan op verschillende manieren door een X-tal oscillator te delen of met een step recovery diode (harmonische generator) de laatste is meer voor microwave.
Het instellen (afstemmen) kan met een up/down drukknopje of digitaal.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Een digitale vfo kan je makkelijk maken met een arduino
en een SI 5351 board, 8Khz tot 160Mhz .
Dit word wel eens gebruikt om een analoge naar een digitale uitlezing
te maken op de radio .