temperatuur gecompenseerde keramische condensatoren in VFO


In het algemeen, verdient het aanbeveling om de temperatuurcompensatie- gerelateerde aanpassingen, 'in situ' te doen. In een open opstelling kan het functioneren, maar na inbouw in een kastje kan het weer alle kanten opgaan met de frequentie (ervaring). De warmteontwikkeling van de ( m.n. actieve) componenten speelt dan mee. Dat zal voor de MOSFET wel meevallen, maar een buffertrapje kan al "roet in het eten gooien".

Gr. N.

PS Info al per mail met M. gedeeld.

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen

Beste NKHteB,

Inderdaad is dat een punt.
Ik zal hier even een kort voorbeeld van geven.
De oscillator welke ik gebruikte in de test opstelling werkte instabiel.
Wanneer ik voor mijn werktafel en mijn werkstuk zat was de frequentie constant, maar wanneer ik opstond en elders wilde gaan zitten liep de oscillator over allerlei frequenties.
Het was zelfs zo, dat wanneer ik in een bepaalde houding zat de oscillator normaal functioneerde, maar bewoog ik mij in een andere houding "zweefde" de oscillator frequentie, terwijl ik op een afstand van drie meter zat.
Eigenlijk had ik geen oscillator maar een nadering sensor gebouwd (grapje).
Om dit tegen te gaan heb ik een stukje printplaat naast de oscillator spoel vast gesoldeerd, wat hielp.
Maar in feite kan dit van uit een logisch standpunt nooit goed zijn en correct werken.

Het bleek dat de koppelcondensatoren naar de gate van de Mosfet te klein in capaciteit waren.
Mijn mening was; kies de condensatoren zo klein in capaciteit als mogelijk is, maar dat is niet juist.
Bij een te kleine waarde krijgen we juist een onstabiele oscillator, welke ook regelmatig afslaat.
Nu heb ik die koppelcondensatoren een flink stuk groter in capaciteit genomen, de oscillator vertoont geen vreemde effecten meer en slaat ook niet meer af.
Wat wel heel bijzonder is dat bij inschakelen de frequentie nu niet meer "omlaag" gaat maar juist "omhoog" loopt.

De spoel blijft een gevoelige schakel, meerdere malen heb ik meegemaakt dat wanneer ik ga staan vanachter mijn werktafel, de frequentie opeens verspringt.
Inbouwen in een metalen kastje is daarom een noodzaak.

De uitkoppeling van de oscillator is heel belangrijk.
En de buffertrap die erna volgt ook.
Hiervoor gebruik ik transistoren welke 2 en 5mA collectorstroom voeren, van enige opwarming zal vermoedelijk geen sprake zijn, dus ook geen Tc verloop.

De meeste frequentie deviatie zit hem bij mij in de varicap, dat blijft een apart geval.
Toch heb ik die varicap nodig om te verstemmen van frequentie, zonder dit kan ik niet.
De varicap is ook temperatuur gevoelig en de spanning moet super stabiel zijn.

Op dit moment (ik heb wat testjes gedaan) is de frequentie redelijk stabiel en verloopt 100Hz in ca. 2 min.
Ik zit er aan te denken om een "Huff-Puff" stabilisatie schakeling ervoor te gaan gebruiken, zodat de frequentie, min of meer constant gehouden wordt.

Tot zover even...

"tijd is relatief"

Ik ben nu best tevreden over de frequentie stabiliteit, om een overzicht te krijgen hoe goed dat is, heb ik een test gedaan een paar dagen geleden gedurende de nacht.

Frequentie deviatie van de Vackar VCO.

tijd: frequentie kHz: deviatie Hz:

2:30----------20.010.0---------------x
2:32----------20.006.9---------------3100
2:34----------20.006.3---------------600
2:36----------20.006.0---------------300
2:38----------20.005.6---------------400
2:40----------20.005.6---------------0
2:45----------20.005.2---------------400
2:50----------20.004.6---------------600
2:55----------20.004.4---------------400
3:00----------20.004.4---------------0
3:05----------20.004.3---------------100
3:10----------20.004.4---------------+100
3:15----------20.004.4---------------0
3:20----------20.004.4---------------0
3:25----------20.004.4---------------0
3:30----------20.004.4---------------0
3:35----------20.004.4---------------0
3:40----------20.004.4---------------0
3:45----------20.004.4---------------0
3:50----------20.004.4---------------0
3:55----------20.004.5---------------+100
4:00----------20.004.4----------------100
4:05----------20.004.4---------------0
4:10----------20.004.4---------------0

Na drie kwartier is de oscillator frequentie stabiel en blijft rond dezelfde frequentie staan.
Omdat het nogal warm was (26°) heb ik het raam vlakbij mijn werktafel geopend, koele lucht van buiten kon nu naar binnen.
De frequentie sprong gelijk een 1kHz omhoog en die bleef omhoog gaan.
Uiteindelijk bleef de frequentie op 20.008.0 staan een afwijking van maar liefst 4kHz ten opzichte wat het eerst was.
De temperatuur in de kamer was van 26 naar 23,5 graden gezakt en dat was goed te zien aan de frequentie!
Ik wist niet dat een zo klein verschil in temperatuur zo veel invloed uitoefent op de frequentie stabiliteit.
Wanneer het warmer wordt loopt de ingestelde frequentie omlaag en wanneer het koeler wordt, loopt die omhoog.

De spoel heb ik vervangen door ééntje gewikkeld uit dikker draad, maar het vreemde is dat het lang niet meer zo stabiel werkt als dat eerst was.
Dat kan ook komen omdat ik wat condensators heb veranderd om het weer terug stabiel te krijgen.
Maar het is dat wanneer er aan gesoldeerd is, het een etmaal duurt voordat de oscillator weer stabiel is.
Ik wacht het wel af en anders zou dat toch aan de spoel kunnen liggen, wat vreemd is een spoel met dikker draad is temperatuur stabieler en mechanisch een stuk steviger.

"tijd is relatief"

@Martin V, is de spoel gewikkeld op een stevige vorm? misschien moet de spoel nog "inklinken" *).
Kan je de spoel een uur op een laag pitje laten koken in een pannetje water?
Of een paar uur in een oven op 100-150 graden C.

*)
Verklaart soms ook het met sprongetjes veranderen van de frequentie.

Bedankt voor de tip Rd12tf.
Het werkt nog steeds niet zo stabiel, dus de spoel in een pannetje kokend water doen, dat lijkt mij wel een goed idee.
Ik heb ook een oven, maar de spoel is gewikkeld uit geëmailleerd wikkeldraad, waarbij de windingen tegen elkaar aan liggen.
Ik wil niet die isolatielaag beschadigen.

"tijd is relatief"

Ha Martin V,

Goed onderzoek / meting daar wordt ik enthousiast van serieus werk :D
Maar goed daar heb je niet zoveel aan, moeilijk op een afstand.
Het bewerken van je metaal is een goede hint van @Rd12tf, ik gebruik als oscillator spoelen verzilvert plat band dat kan je verlijmen op je houder.

Maar zonder te meten kan ik niets zeggen ik heb ook niet de echte aandacht aan je schema besteed.
Hoe is je uiteindelijke opstelling geworden :?
Het lineaire verloop dat is gemakkelijk te verklaren maar een sprong is vaak het oscilleren op een valse reactie in de impedantie van je systeem.
Dit kan koppeling van uit naar in zijn, koppeling met de voeding door de bedrading enz enz......

Als je een oscillator zou moeten definiëren denk ik aan het volgende :
Een vrij algemene definitie zou zijn dat een oscillator een circuit is dat een DC ingang gebruikt om een (hopelijk periodiek) uitgangssignaal te creëren :)
Zo'n oscillator bestaat in grote lijnen uit twee systemen een versterker en een β feedback in je feedback neem je het selectieve systeem op dit kan een L,C. combinatie zijn, kristal of een ander piezo component.
Het is niet moeilijk in te zien dat beide invloed hebben op de stabiliteit van de oscillator !

Als bijvoorbeeld door temperatuur de fase en of versterking veranderd zal je frequentie waar het Barkhausen / Nyquist criterium geldig is ook veranderen.
Nu moet ik wel gelijk een kanttekening maken in de theorie van bovenstaande meesters werd geen rekening gehouden met het niet lineaire effect van de begrenzing ( limiting ) van de versterker.
De van der Pol vergelijkingen hebben hier veel meer waarden en laten beter het opstart gedrag van je oscillator zien....... maar goed dan moet je dit wel kunnen meten !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Frederick E. Terman

Honourable Member

versterker en een β feedback in je feedback neem je het selectieve systeem op

Je kunt ook zeggen: door de terugkoppeling hef je de verliezen in de kring op. Je brengt a.h.w. negatieve weerstand in de kring om de positieve weerstanden op te heffen.
Dat kan ook nog letterlijker, bijvoorbeeld door een tunneldiode in serie met de kring te zetten.
In het voorbeeld hieronder is er zelfs nog 50 ohm extra demping toegevoegd; dat zou bijv. de uitgangsbelasting kunnen zijn.

De stroom (hier niet getekend) heeft een afschuwelijke niet-sinusvorm. Maar hé, heb je in een gewone transistoroscillator de basisstroom weleens bekeken... die is niet veel mooier. :)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Maar hé, heb je in een gewone transistoroscillator de basisstroom weleens bekeken... die is niet veel mooier.

Of de emitterstroom en daarmee de spanning over de emitterweerstand ...
Toch wordt daar bijna altijd het signaal afgenomen! :o

Frederick E. Terman

Honourable Member

Ha, je hebt gelijk, en dat is inderdaad in de praktijk nog belangrijker.
Als je tóch nog gaat vermenigvuldigen lijkt het onbelangrijk, maar je kunt het met de golfvorm ook té gek maken.

De laatste tijd zie je weleens dat het signaal dan toch maar van, of vlakbij, het kristal wordt afgenomen. Als je dat netjes doet (hoogimpedant; of juist mooi laagohmig naar de stroom kijken) is er weinig op tegen.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Bij veel oscillatoren wordt dat gedaan, door het signaal van de emitter of de collector/drain af te nemen.
En die is vaak niet sinusvormig, oké het lijkt op een sinus maar is dat niet, altands een zuivere sinus.
De meeste typen oscillatoren hebben dit verschijnsel, door begrenzing van de sinus.

In mijn poging om een "goede" oscillator te ontwerpen en te gebruiken zocht ik naar een type welke een zo goed mogelijke sinusvorm genereerde.
De Colpitts en de Vackar oscilator doen dit, de Vackar heeft een betere frequentie stabiliteit als de Colpitts oscillator.
Nog een belangrijk punt; ik wilde een hoge amplitude op de uitgang hebben, met de kring in de collector of drain is dit mogelijk.
Wanneer het signaal afgenomen wordt van de source, bij een Vackar oscillator, is dat geen zuivere sinus.
De source of de emitter moet goed ontkoppeld worden voor HF, in de Colpitts of Vackar oscillator.
Tenzij de kring natuurlijk is opgenomen tussen de gate/basis en de souce/emitter.

"tijd is relatief"

Ha Martin V,

Ik heb jou tekening overgenomen en ik dacht dat je een BF900 als versterker gebruikte in de oscillator.
Zonder er aan te rekenen kan ik niets zeggen alleen de varactors dat valt gelijk op dat is wel een puntje.

Zoals ik al op een ander draadje schreef een kristal oscillator heeft weer andere problemen de Q is al snel op die lage frequenties 20.000 met alle complicaties van dien.

Nu jou V.F.O. heb je al eens goed het temperatuur effect gemeten zonder compensatie uiteraard ?
En dan boel ik je systeem opsplitsen dus L,C. kring eruit en de versterker meten.
Daarna de L,C. kring meten niet in de oscillator maar als resonantie kring met een dipper of zo iets......

Je zult zien dat net als bij een kristal oscillator er meerdere mechanisme aan het werk zijn die kan je onmogelijk met een N.T.C. condensator compenseren |:(
Het is geen ontkomen aan dat je net als bij mijn kristal oscillator je een omgekeerd evenredige compensatie moet maken, die er voor zorgt dat het residu rond de nul komt te liggen !

En dan over de golfvorm het is een misverstand te veronderstellen dat wat wij aan de buitenwereld zien ook representatief voor de kwaliteit is.
Veel kan je alleen maar als stroom meten dus met een stroom tangetje !
Er is veel bekend maar ook heel veel niet een oscillator is een wat rare toestand in de fysica.

Onze halfgeleiders zij ver van ideaal zeker in de hoogfrequente wereld zeker in verzadigde toestand denk aan BE breakdown en het Early voltage effect.
In verzadigde toestand zijn niet een maar twee diodes om en om actief.
Dit en een aantal andere effecten zijn nog niet goed begrepen de golfvorm zegt niet veel dat is meer in onze perceptie.

Waar gaat het dan wel om...... de overall kwaliteit van het gegenereerde signaal de korte en lange stabiliteit de ruiszijbanden..... op harmonische kan je filteren.
Een mooie sinus golfvorm heeft altijd ( is mijn ervaring ) een slechte zijbandruis !

Groet,
Henk.

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

Hallo Henk,

Na veel proberen heb ik een condensator combinatie gevonden in de koppeling tussen de kring en de gate welke wel stabiel is.
Dat is een NPO ker. C van 33pF in serie met de kring en de gate.
Parallel aan de gate staan twee ker. C's met een TC van +100; kleurcode rood/paars.
Toch kreeg ik nu nog niet die stabiliteit die ik eerst had.
Nu heb ik weer de spoel erin gezet welke uit 1mm draad is gewikkeld en dat gaat vreemd genoeg toch stabieler als de spoel welke uit 1,5mm draad is gewikkeld.

De spoel uit 1,5mm draad staat nu momenteel in een pan met water op het fornuis te koken en ik ben benieuwd of dat iets zou helpen.
Anders heeft het toch te maken met parasitaire capaciteiten, dat het met een dikkere spoel niet zo mooi werkt als ééntje uit 1mm gewikkeld.

Met die dikkere spoel blijft de frequentie rond de 300 á 400Hz dansen.
Met de dunnere spoel is de deviatie 100 tot 200Hz, vreemd hé?

Ik heb jou tekening overgenomen en ik dacht dat je een BF900 als versterker gebruikte in de oscillator.

Dat is een BF961 dual-gate Mosfet.
Je vroeg om een schema, wel hier is die dan:

Nog even over de zuivere sinusvorm aan de uitgang; hier zie je het spectrum met de harmonischen zoals die door iemand anders is opgemeten:

Dit is van een oscillator op 7MHz, de tweede harmonische is op -54dB en de derde op -60dB, dat is uitzonderlijk goed.
bron: https://www.qsl.net/va3iul/Very_Low_Phase_Noise_VFO/Very_Low_Phase_Noi

Nog een interessante link: https://www.qsl.net/va3diw/vackar.html

De versterker en de buffer versterken het signaal tot ongeveer 40mW, daarachter is een 6dB verzwakker opgenomen.
Ik wilde een vermogen van 10mW hebben en dat heb ik ook precies op de uitgang.

De oscillator werkt nu terug stabiel zoals ik dat ook eerst had, alleen met de spoel uit 1mm draad gewikkeld.
Die andere dikkere spoel zal ik nog testen, wanneer die een uurtje heeft staan koken in heet water.

Tot zover even..

"tijd is relatief"

Ha Martin V,

Ik heb nog wat tijd besteed aan de Vackar oscillator.
In eerste instantie heb ik een klein stukje van jou schema opnieuw getekend dan is een en ander iets duidelijker voor mij en nu weer opnieuw getekend,, Ha... Ha.... ;)
Verder wilde ik wel eens weten of het geen je leest in de amateur bladen nu ook echt wel klopt.
Mijn ervaring is dat, als de informatie van horen zeggen komt er heel vaak veel onduidelijkheden zijn !
Het een wordt weggelaten en het ander erbij verzonnen, als ik naar de Vackar kijk ( ik heb dit al op een ander draadje geschreven ) zie ik een Colpitts met een PI netwerkje voor de isolatie meer niet....

Maar........ ik ben altijd wel zo objectief dat ik probeer het in de juiste context te plaatsen dus eind jaren 40 en dat was nog steeds het buizen tijdperk.
En een buis heeft nu eenmaal een langere opwarmtijd nodig dan een halfgeleider.
Door deze opwarmtijd veranderd de impedantie van de versterker gedurende een langere tijd !
Dit was dan ook de reden van het onderzoek van Vackar om de invloed van de versterker zoveel als mogelijk te elimineren, en ook nu met de halfgeleiders is dit nog steeds relevant zij het minder.

Daar gaan we dan !!!! ik heb ik een tekening gemaakt zodat de overdracht beter uit te werken is, ik heb dit gedaan voor zowel de Colpitts als van de Vackar.

ik heb de condensator waarden aangepast aan je nieuwe schema !

Nu heb ik een heel verhaal klaar liggen gisteren de hele dag en avond mee bezig geweest hoe je zo'n oscillator berekend zowel voor de Colpitts als de Vackar je zult begrijpen dat je niet onder rekenen uitkom om een objectieve analyse met betrekking tot tuning bereik en stabiliteit te maken.
Tevens heb ik een oscillator gebouwd met een stabiliteit van 2,5 Hz / uur op jou frequentie :P

Ik weet niet of je geïnteresseerd ben in de totale analyse hoe je een en ander berekend met een B.J.T. of F.E.T. ik kan ook de formules weg laten en de conclusie geven......
Laat maar weten.

Nu zit in ieder geval de verdeling van de condensatoren goed in eerste instantie zat de grote waarden aan de verkeerde kant alleen wat je nu gemaakt heb is een serie Colpitts en geen echte Vackar meer 8)7 dat maakt niets uit als een van de grootmeesters iets kunnen verzinnen waarom jij dan niet !

Ik kan al wel zeggen wat een goede uitvoering in de praktijk is, er voor zorg in relatie met de frequentie dat je spoel zo groot mogelijk is, en condensator C1 significant groter dan C2 dit i.v.m. de faseruis........

Groet,
Henk.

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

Hallo Henk,

Die dikke spoel heb ik erin gesoldeerd, in de oscillator en ja dat heeft wel een wat stabielere frequentie.
Die spoel heb ik vanmiddag in kokend water in een pan, op het vuur gehad.
Dat die spoel "flink heet" is geweest is de email draad "doffer in glans" geworden. De isolatie is wat licht aangetast.
Ik heb de oscillator sinds vanmiddag aanstaan en met die dikkere spoel is de deviatie 200Hz rond de afgestemde frequentie.

Nu heb ik ook de spoel uit 1mm draad gewikkeld in een pan met kokend water staan, want ik vind dat het wel iets uitmaakt.
koper wordt dacht ik harder van flexibiliteit, wanneer het langzaam afkoelt.

Verder wilde ik wel eens weten of het geen je leest in de amateur bladen nu ook echt wel klopt.

Nee niet alles geloof ik klakkeloos.
Wat ik heb gelezen dat de Vackar oscillator(en de Colpitts) geen spoel met een kern, kunnen functioneren.
Bouw een Vackar zonder ferriet of ijzerpoeder kernmateriaal is het advies.

Ik heb zelf de ervaring; daarvoor gebruikte ik een T68-2 ringkern waarop de spoel was gewikkeld.
Dit werkte wel, maar vraag niet hoe; verschrikkelijk instabiel.
Dus dat klopt met wat ik heb gelezen.
Gebruik altijd een luchtspoel voor de kring.

zie ik een Colpitts met een PI netwerkje voor de isolatie meer niet....

Inderdaad meer is het niet.

Door deze opwarmtijd veranderd de impedantie van de versterker gedurende een langere tijd !

Interessant nu weet ik waar die "instabiliteit" vandaan komt en de schakeling pas na 40 minuten "frequentie stabiel" is.

Ik weet niet of je geïnteresseerd ben in de totale analyse hoe je een en ander berekend met een B.J.T. of F.E.T. ik kan ook de formules weg laten en de conclusie geven......
Laat maar weten.

Wat u het makkelijkste lijkt, als het niet teveel werk is.
Die formules zullen wel ingewikkeld zijn, die kun je dan net goed weglaten, er iets van snappen zal ik het wel niet.

Tevens heb ik een oscillator gebouwd met een stabiliteit van 2,5 Hz / uur op jou frequentie

Dat is interessant, ik ben benieuwd hoe die werkt.

dat maakt niets uit als een van de grootmeesters iets kunnen verzinnen waarom jij dan niet !

Ik heb er "serie Colpitts" van gemaakt in het schema (aangepast de naam "Vackar" veranderd in "Colpitts").

Voor de vaste condensator in de drain, van de kringparallel capaciteit, heb ik gekozen voor een reactantie van 50 ohm (op de laagste werkfrequentie).
Dus daar zou ik een lagere reactantie in kunnen zetten, van laten we zeggen 25 ohm?
Mijn afstembereik wordt dan iets groter.

Tot zover even...

"tijd is relatief"

Even tussendoor een vraag:
Hoe zit het met het tempratuur gedrag van (zilver) mica condensatoren?
Zijn deze uitermate geschikt voor een afgestemde kring in een oscillator?

Ik zit er aan te denken om mica condensatoren rond de afgestemde kring in een oscillator te gaan gebruiken.

"tijd is relatief"
blackdog

Golden Member

Hi Martin V,

Tja, dat hangt af van het type en merk of de Silvermica condensatoren stabiel zijn in jouw oscilator.

Denk aan 10 tot 50PPM/C

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha Martin V,

Ik heb vandaag nog eens nagedacht omtrent je vraag over de spoel, maar eerst het volgende ik had de oscillator aan laten staan zeg maar vanaf zondag middag.
En zoals ik je melde 2,5 Hz / uur dat is niet slecht, het meetsysteem neemt om de 30 minuten een sample.
Wat zie ik op de maandag ochtend 156 Hz naar beneden later in de avond zo'n 76 Hz weer omhoog en nu nog steeds rond de 80 Hz te laag maar wel vreemd !

De oscillator spoel is verzilverd band op een keramisch lichaam, en mijn varactor is beter als het model welke jij gebruikt tevens is de filtering voor de afstemspanning stukken beter als bij jou het geheel zit in een aluminium behuizing in een isoleer kamer ?
Maar wat betekend beter, als het resultaat het zelfde is als bij jou |:(

Als ik in A.D.S. een simulatie laat lopen is alles goed ook de ruis en de harmonische balans.
Het is wel interessant, ook ik doe niet veel meer met losstaande oscillatoren het is al snel P.L.L. vergrendeld !
Dat wilde ik eerst even kwijt niet alles is rozengeur en maneschijn.....

Nu jou vraag omtrent de condensator zilver mica is de beste soort voor die toepassing in het exemplaar wat ik zondag gebouwd heb zitten 4 zilver mica condensatoren.
De Tc is positief 30...75 ppm / °C en de Q is heel hoog......

Welke ga je nu gebruiken de serie Colpitts / Clapp maar dan zonder de π condensatoren of gecombineerd in het laatste geval zal ik de berekening moeten uitbreiden.....

Ik kan al wel mededelen dat de serie Colpitts gelijk is aan de Vackar !
Ook heb je nog gevraagd wat beter is om uit te koppelen, emitter of collector de berekening m.b.t. de stabiliteit laat zien dat uitkoppelen aan de colletor of de emitter niet veel uit maakt ook het niveau wat je overhoud is bijna gelijk je zult aan de collector aanzienlijk losser moeten uitkoppelen hierdoor creëer je meer verlies....
Verder zal ik mijn wijziging van de regelspanning eerst tekenen.
En dan jou F.E.T. waarom heb je daar voor gekozen een B.J.T. is in een oscillator omgeving beter !

Het onderzoek zal ik bewerken en relevante delen kan ik dan uploaden maar de formules die type ik in MathType en importeer ik in office als O.L.E. object alleen op CO gaat dit niet dan moet ik er eerst een J.P.G. van maken.
En je heb echt een paar simpele formules nodig om de resonantie frequentie te berekenen en de versterking welke nodig is en om de stabiliteit te bekijken.

Groet,
Henk.

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

Hallo Blackdog en Henk,

Het zou kunnen dat jouw oscillator frequentie verloop, door een veranderde temperatuur in de kamer.
Het is tenslotte zomer en dan zijn er van die dagen bij, dat het vies benauwd is.

Omtrent de mica condensatoren; ik heb een paar condensators vervangen door mica typen, volgens mij maakt het wel wat uit.

Welke ga je nu gebruiken de serie Colpitts / Clapp maar dan zonder de π condensatoren of gecombineerd in het laatste geval zal ik de berekening moeten uitbreiden.....

Wat ik gebruik is wat er in mijn schema staat. Wat daar staat ben ik niet van plan te maken, maar is datgene wat ik al gebouwd heb.
Ik gebruik dus de serie Colpitts.

Ik heb de stabiliteit van de oscillator een heel stuk beter gemaakt door C3 zo groot te maken in capaciteit, dat het oscilleren net niet afslaat.
Die capaciteit is verhoogd van 22pF naar 200pF, tevens is die condensator nu vervangen door een mica type.
Condensator C2 (in de feedback) is een NPO+150 type, kleur rood paars.
Deze verandering zorgt ervoor dat nadat de oscillator is ingeschakeld, de frequentie niet zover verloopt als dat eerst bij mij was.
Maar ook op de lange termijn is de oscillator zo stabiel, dat de frequentie niet of nauwelijks verloopt.

En dan jou F.E.T. waarom heb je daar voor gekozen een B.J.T. is in een oscillator omgeving beter !

Omdat de gate-source ingangs weerstand bijna on-eindig hoog is.
Daarom wordt de kring nauwelijks belast, door de Mosfet.
Een dual-gate Mosfet heeft gunstige ruis eigenschappen heb ik gelezen.

Ook heb je nog gevraagd wat beter is om uit te koppelen, emitter of collector de berekening m.b.t. de stabiliteit laat zien dat uitkoppelen aan de colletor of de emitter niet veel uit maakt ook het niveau wat je overhoud is bijna gelijk je zult aan de collector aanzienlijk losser moeten uitkoppelen hierdoor creëer je meer verlies.

Ik gebruik een koppelspoel om het signaal uit de oscillator uit te koppelen.
De uitgangsimpedantie van de koppelspoel is 50 ohm, de spoel heeft 2,5 windingen over 12mm.

Ik heb een test gedaan hoe stabiel de oscillator is en die gegevens in een tabel gezet.
Het resultaat is niet slecht ik ben daar tevreden over.
Beter als dat zal ik het niet kunnen krijgen, dus ik verander ook niets meer aan het ontwerp.

Vandaag maak ik een nieuwe print en de onderdelen zet ik daarop over.
Dat is mijn uiteindelijke versie van de oscillator en het einde van mijn bouw-experimenteer project.
Die test zal ik later nog posten, ik heb er nu niet zoveel tijd voor.

"tijd is relatief"

Ha Martin V,

Goed te horen dat je succes heb geboekt, ik heb vanochtend ook naar het doosje gekeken zat me niet lekker en wat blijkt een tantaal aan de voedingsrails defect !
Dat heb je met onderdelen die ik zo'n beetje 35 jaar mee sleep, ik meen mij te herinneren dat of @fred101 of @blackdog ook zo iets bij de hand had

Ik zie dat je het schema iets opgefrist heb, ik had nog willen vragen of de 1 MΩ in de regelspanning niet iets te uitdagend was maar deze is veranderd naar 100 k Ohm is nog veel.
Wat je niet wil is A) een inductie in het circuit er bij en B) een ruis generator in je lus |:(
Hierbij het tekeningetje hoe ik het heb opgelost

je heb best wel behoorlijk AC in de ( lus ) seriekring dan gaat je varactor vreemd doen als je aan bieide kanten van een condensator geen potemtiaal genereerd werkt de condensator als een weerstand en dat wil je niet......
Ook een 100 k Ohm weerstand is behoorlijk inductief op 20 MHz deze paracitaire eigenschap beinvloed de kring en maakt een en ander instabiel.

Dan de ruis dat is best wel complex en er zijn verschillen maar niet zoals jij die waarschijnlijk in gedachten heb.
Er zijn hoofdzakelijk twee soorten ruisbronnen in het bipolaire oscillatorcircuit: breedbandruisbronnen vanwege thermische en schotruiseffecten en de laagfrequente ruisbron vanwege 1/f (flikkerende ruiseffecten).
In veldeffecttransistor (FET)-oscillator, is hoge velddiffusie ruis dominant en is er geen schotruis.
De stroom in een transistor is geen continu proces, maar bestaat uit de diffuse stroom van een groot aantal discrete dragers, en de bewegingen van deze dragers zijn willekeurig en verklaren het ruisverschijnsel tot op zekere hoogte, maar er zijn nog veel onbekende factoren.
In conventionele termen genereert de thermische fluctuatie in de minderheidsdragerstroom en generatie recombinatie processen in de halfgeleider thermische ruis, schotruis, partitie ruis, burst-ruis en 1/f-ruis. Maar in werkelijkheid is dit niet het geval; de bron van 1/f-ruis is nog steeds onderwerp van onderzoek en natuurkundigen maken nog steeds ruzie over de oorzaak.

Uiteindelijk waar het ons omgaat ( dit geldt ook voor een Op amp ) is het ruis vermogen, de ene keer zal de stroomruis dominant zijn de andere keer de spanningsruis afhankelijk van het type versterker, maar ook de varactors ruisen !

De combinatie C3 C4 maskeren de ingangscapaciteit van je F.E.T. hoe kleiner de C3/C4-verhouding, hoe beter de oscillator zal zijn.
Ik begrijp dat je het hier even bij laat, ik ben opnieuw aan het samplen !

Groet,
Henk.

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

Hallo Henk, en andere meelezers,

Ik had nog even belooft om de uitslag van de test, betreffende de frequentie stabiliteit met jullie te delen.

Tijd: uur--------Frequentie: kHz--------Deviatie: Hz

3:00-------------20.016.8----------------X
3:02-------------20.017.1---------------+300
3:04-------------20.016.8----------------300
3:06-------------20.016.7----------------100
3:08-------------20.016.5----------------200
3:10-------------20.016.4----------------100 in 10 min.-400Hz

3:15-------------20.016.3----------------100
3:20-------------20.016.1----------------200
3:25-------------20.016.1----------------0
3:30-------------20.016.1----------------0
3:35-------------20.016.1----------------0
3:40-------------20.016.0----------------100
3:45-------------20.016.1----------------+100
3:50-------------20.016.0----------------100
3:55-------------20.016.1----------------+100
4:00-------------20.016.1----------------0

Zoals jullie zien is de oscillator aardig stabiel.
Vanaf het inschakelmoment is de deviatie 400Hz omlaag in frequentie na 10 minuten tijd.
Intussen heb ik wat keramische condensators vervangen door mica typen, in de hoop dat dit nog een beter resultaat heeft.

@Henk, de voeding van de varicap heb ik uitgebreid getest en veranderd, om te kijken of dit nog beter kon.
De weerstand van 100k die ermee in serie staat heb ik vervangen door een spoel van 15µH en/of daarmee een weerstandje van 2200 ohm mee in serie.
Dit had allemaal een ongewenst effect, de stabiliteit werd alleen maar slechter.
Uiteindelijk heb ik de spoel maar weer eruit gehaald en het weerstandje van 100k zo gelaten als dat het was, want dat werkte het beste.
Met een spoel werd mijn frequentie wel een stuk lager, dat scheelde 100kHz of meer.

Wat betreffende de ruis in deze schakeling, dat kan ik niet meten, dus ik kan daar ook niets over zeggen.
Ik heb alleen een oscilloscoop tot mijn beschikking en ik denk dat dat onvoldoende is om ruis te kunnen meten.
Maar de oscillator komt direct te werken op de opgewekte frequentie, er komen dus geen delers of mengtrappen aan te hangen.
Dus ik denk dat het dan wel goed zit met de ruis en dergelijke.
Wel komt er later een PLL regelschakeling in en die kan extra ruis toevoegen aan de schakeling.

Ik ben nog niet helemaal klaar met het ontwerp; er komt nog een schakeling in om FM breedband te moduleren.
Dit wordt gedaan door een extra varicap en een transistor(of een opamp).
Maar dat is voor een volgende keer.

Tot zover even..

"tijd is relatief"

Ha Martin V,

Dat ziet er goed uit :) ik heb mijn ontwerpje nog aanstaan en kom na het vervangen van de tantaal condensator op 5,6 Hz dus dat is weer de + / - 2,5 Hz.
Toch even de andere wijze van sturing geprobeerd dat was dan ook een voorstel ik gebruik een goede smoorspoel maar dat is altijd opletten m.b.t. de S.R.F. de tweede diode voorkomt voorwaartse geleiding en dus vervorming maar heeft geen invloed op de stabiliteit ik denk in jou meting niet zichtbaar !

Als je later F.M. gaat moduleren let hier op dan heb je er zeker mee te maken omdat je een voor spanning gebruik en daar op de modulatie zet......
Ik heb nog even aan het documentje gewerkt maar het is bijna niet te doen om stukken weg te laten dan wordt het een warrig verhaal.
En zeker heeft het nu een aanvulling nodig m.b.t. de serie Colpitts waarbij ik moet opmerken dat dit een bijzondere uitvoering is Colpitts + Vacker = Martin V oscillator ;) .

Toch zou het wel leerzaam zijn omdat ik stap voor stap het verschil laat zien tussen de Colpitts en de Vackar !
Maar ook de berekening aan de halfgeleider waarbij je te maken heb met twee toestanden A) de start klein signaal gedrag..... B) als de oscillator werkt het groot signaal gedrag en vergis je niet hier zit wel degelijk verschil in :D
Aan de andere kant ik zit nu op 4 A4 velletjes dus dat wordt te langdradig.

Ik wacht met belangstelling het vervolg af dan ga ik voor @rob007 verder voor de 10 MHz temperatuur compensatie zit ik nog op de N.T.C. / P.T.C. te wachten.

Groet,
Henk.

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

Even een kleine reactie vanaf mijn kant..

Ik heb iets belangrijks ontdekt, niet dat zo bijzonder is, het is heel logisch en een ander zou dat ook vanzelfsprekend vinden.
De frequentie stabiliteit hangt in grote mate af van de inductieve koppeling tussen de oscillator resonantiespoel (L1) en de koppelspoel (L1a).
De stabiliteit viel mij tegen, ik had het beter gehad, doordat de afstand tussen L1 en L1a werd vergroot tot zo 3 á 4mm, werd de stabiliteit een heel stuk beter.
Bij een "te vaste" koppeling tussen de beide spoelen neemt de uitgangsamplitude toe to 3Vp.p. op de uitgang of hoger, maar neemt de stabiliteit af.
Door nu de uitgangsamplitude in te stellen op 2,5Vp.p. op de uitgang is de koppeling goed, de stabiliteit is dan ook goed.
Blijkbaar heb ik hier te maken met onder/boven kritische koppeling tussen de beide spoelen.

Ik ben nu met een andere test bezig, nu ik dit ontdekt heb en daarbij gaat het mij om de lange termijn frequentie stabiliteit.
Daarbij let ik op hoe de oscillator frequentie stabiliteit is op de lange termijn; in uren of dagen.
Momenteel staat de frequentie op 20.035.7kHz, ik ben benieuwd wat dat is over enkele uren.

Voor C3 en C4 heb ik die vervangen door mica typen, ik heb gemerkt dat dit niets bijdraagt, met de keramische NPO condensatoren van een totaal capaciteit van 200pF, vond ik de stabiliteit toch net een fractie beter.
Daarom heb ik die condensatoren weer terug geplaatst.

Toch zou het wel leerzaam zijn omdat ik stap voor stap het verschil laat zien tussen de Colpitts en de Vackar !

Ik kijk met belangstelling uit naar jouw document @Henk.
Lijkt mij heel leerzaam en ach, vier A4 velletjes zijn niet te langdradig voor mij.

Tot zover even..

"tijd is relatief"
blackdog

Golden Member

Hi Martin V, :-)

Als je de spoelen strakker koppeld, dan wordt de Q van de kring lager wat resulteerd in en groter frequentie verloop.(denk aan een xtal heeft een Q van 10.000 to t 200.000)
Ook als de uitkoppelspoel beter gekoppeld is, verooorzaakt de belasting van die spoel ook meet effect op de frequentie.
Het is een beetje complex geheel, maar hoe lichter gekoppeld hoe beter dat is voor de Q van de kring.
Te licht gekoppeld gaat je ook weer problemen opleveren, dus je moet zoeken naar enigsins een balans in de koppeling.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 30 juli 2021 16:34:10 schreef Martin V:
Blijkbaar heb ik hier te maken met onder/boven kritische koppeling tussen de beide spoelen.

Vergeet niet de capacitieve koppeling tussen de spoelen. De spanningen op beide kanten van L1 zijn (in verhouding) zeer hoog, en een fractie van een pF geeft al meer koppeling dan de inductieve koppelfactor k van bijv. 0,1 of 0,05.
Je ziet dat, doordat bij vastere koppeling de frequentie omlaag gaat, in plaats van omhoog zoals bij inductieve koppeling het geval zou zijn.

Nog vergeten te noemen:

Nog even over de zuivere sinusvorm aan de uitgang; hier zie je het spectrum met de harmonischen zoals die door iemand anders is opgemeten:

Let wel, niet in het echt gemeten; het betreft slechts de output van de simulator.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha Martin V,

Ik heb ook nog even naar mijn oscillator gekeken zit mooi binnen 2,5 Hz dus mijn probleem wat ik even had was wel dergelijk een lekke tantaal condensator !!!!!
Mooi dat je toch nog met de observatie bezig ben, er zijn nog wel een paar verbeter stappen mogelijk, maar ik ben met je eens ergens moet je er een punt achter zetten anders komt er nooit een werkend exemplaar !

Tenzij de drijfveer is om een zo'n laag mogelijke zijbandruis te bereiken, maar dan kan ik je verzekeren dan ben je nooit klaar ;)
En de apparatuur om dit te meten is heel duur....
Ik kan op 1 Hz van het opgewekte signaal meten ik denk dat jou oscillator daar -40 dBc bereikt voor de vuist uitgerekend.
Dat lijkt slecht maar de generator van een Nano-V.N.A. is nog slechter en dat is een D.D.S. :o

Jou bevinding...... daar had ik op 28-07-21 het volgende over opgemerkt.......

Ook heb je nog gevraagd wat beter is om uit te koppelen, emitter of collector de berekening m.b.t. de stabiliteit laat zien dat uitkoppelen aan de colletor of de emitter niet veel uit maakt ook het niveau wat je overhoud is bijna gelijk je zult aan de collector aanzienlijk losser moeten uitkoppelen hierdoor creëer je meer verlies....

Ter verduidelijking van bovenstaande het volgende....... als ik bij het ontwerpen van het systeem ( oscillator ) de overdracht uitwerk kom ik automatisch een aantal belangrijke parameters tegen een er van is de stabiliteit.

We kunnen de stabiliteit van de oscillator berekenen......

Vackar

die recht evenredig is met de uitgangsweerstand R (Alle component nummers volgens het tekeningetje wat ik gemaakt heb ).
Dit houdt in dat de oscillatiekring aan de bron- en aan de belastingzijde zo zwak mogelijk moet worden gekoppeld.
Aan de belastingzijde wordt verondersteld dat de versterker een oneindige ingangsweerstand heeft, dus het probleem is opgelost.
Aan de bronzijde wordt dit doel bereikt door de hoogste waarde te geven aan R.
Door de berekening van de stabiliteit weg te laten, verliezen we cruciale informatie met betrekking tot de waarde van de weerstand.
Bij het ontwerpen is dit dus van essentieel belang :D

Maar let op er is meer...... dit eerste belangrijke resultaat mag niet als eindconclusie worden gebruikt.
Dezelfde analyse, in aanwezigheid van een belasting, zou aantonen dat een compromis moet worden overwogen tussen de stabiliteit, de oscillatietoestand en het geleverde vermogen bij de belasting.

Nog even een slot opmerking met betrekking tot de varactor ik denk dat in jou situatie de smoorspoel welke ik had opgegeven te klein is.
Ik gebruik in mijn experiment niet de trafo uitkoppeling !!!!
Je mag ook een weerstand aan de tweede varactor hangen als het DC pad maar gesloten is en voor jou RF voldoende ontkoppeling plaats vind.
Maar de tweede diode is gezien de grote van de oscillator spanning wel belangrijk.
Ook de gate twee voorzien van een ferriet kraal om het pootje kan geen kwaad.

Groet,
Henk.

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