XTal WFM?

Frederick dank voor de beknopte uitleg, er gaan eerlijk gezegd wat dingen boven mijn pet.
Ook is niet helemaal duidelijk wat B is en hoe kan ik de weerstand van een kristal meten?

@Henk je bent aardig ver met het ontwerp heb ik het vermoeden.
Ik ben wel benieuwd naar een schema, van het geheel.
Ik ben ook aan het tekenen geweest en dit is ongeveer het ontwerp, zoals ik dit wil gaan maken.

De oscillator is een Armstrong type (Meissner), met een afgestemde kring op de frequentie van het kristal.
Vanuit daar wordt het signaal versterkt en via een breedband transformator overgedragen aan de frequentie verdubbelaar.
Deze staat in klasse C, het uitgangsignaal is de som van de beide collectorstromen en de dubbele frequentie.
De daarop volgende trappen werken in feite hetzelfde, alleen mis ik nog een afgestemde kring op de dubbele frequentie (vergeten te tekenen).
Ik ben eigenlijk wel benieuwd wat jullie van dit ontwerp vinden.

Telefunken Sender Systeme Berlin

Ha Martin V,

Nou erg ver er is een wezenlijk verschil tussen een V.F.O. en een kristal oscillator en zeker als je deze dan ook nog wil gaan moduleren.
Wat ik gisteren geschreven heb ben ik nu aan het rekenen voor de temperatuur compensatie dat zal in het geval van een kristal oscillator neerkomen op een N.T.C. condensator en N.T.C. / P.T.C. weerstanden.
Het zijn dus allemaal nog maar experimenten dat is dan ook de reden dat ik nog niets voor @rob007 kan laten zien..... Rob kennende die gaat gelijk een getoond voorstel bouwen met het idee dat het af is en met als gevolg dat bij een uitbreiding het weer op zijn kop moet 8)7
Als ik tevreden ben, ik hou dan ook rekening met het nabouwen en de kosten kunnen we er naar kijken wat ik in ieder geval wil doen is een print ontwerpen en misschien wel een paar stuks afdrukken !

Dat was dat dus ik laat tussendoor een en ander zien waar ik mee bezig ben maar dat zijn nog maar voorstellen ik ben daar mee aan het experimenteren en meten........

Nu jou oscillator tja vindt jij dat een goede oscillator het is complex en achterhaald.
Maar uiteraard leuk voor een experiment, maar niet meer voor in de praktijk.
Er is een heel groot verschil met 100 jaar geleden toen Cady zijn eerste kristal oscillator bouwde.
In die tijd was een kristal nog niet het kristal van vandaag de dag het is dan ook te danken aan het werk van Prof.Voigt 1910 of daar omtrent met betrekking tot de kristalfysica !

Al die oscillatoren hebben voor en nadelen jij maakt gebruik van een LC tankkring dan is er iets meer ruimte als bij een kwarts kristal zeker met betrekking tot het maximale te dissiperen vermogen.
Bij een kristal houden we 100 mW voor grondtoon ( 1e boventoon ) en 10 mW voor hogere tonen.
In de eerste jaren zijn er zoals je weet diverse varianten gebouwd allemaal met het doel als het stabiel en betrouwbaar werkt maar.... zo'n 70 jaar na dato zijn de eisen die aan een oscillator gesteld worden steeds zwaarder geworden.
Deze verzwaaring komt uiteraard door de noodzaak om snellere berichtgeving over te seinen veelal door gebruik te maken van digitale informatie.

Het ligt er helemaal aan wat is het doel van je oscillator ? is een klok voldoende of is de bandbreedte die gebruikt wordt ook belangrijk denk aan nabuur zenders die je ook mee omzet naar je middenfrequentie !
En hoeveel zijbandruis is toelaatbaar dit is heel belangrijk met de ontvangst van digitale modulatievormen, jitter en jitter is het zelfde als zijbandruis alleen in een ander vakjargon.

Mijn idee over welke oscillator je ook kiest de actieve componenten daar gaat het om die maken de korte tijd stabiliteit...... er is uiteraard wel een verschil tussen een alleenstaande oscillator of een vergrendeld systeem.
Bij de alleen staande V.F.O. wordt een en ander anders daar is ook de langetijd belangrijk.

Laat even weten welke transistor je op het oog heb BC550 is een prima exemplaar.

Groet,
Henk.

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

Honourable Member

Op 21 juli 2021 14:53:49 schreef Martin V:
Frederick dank voor de beknopte uitleg, er gaan eerlijk gezegd wat dingen boven mijn pet.
Ook is niet helemaal duidelijk wat B is en hoe kan ik de weerstand van een kristal meten?

Neem de 'test jig' waarvan Henk het plaatje liet zien.
https://www.circuitsonline.net/forum/file/72592
Links een signaalgenerator, rechts een meter/scoop/analyzer, whatever, als het maar kan meten.
Dan meet je eerst het niveau met een doorverbinding op de plaats van het kristal. Dat niveau is je '0 dB'.

Dan meet je met het kristal in de jig. Je krijgt dan een mooie plot, van onder af eerst omhoog naar de serieresonantie (fs), dan heel diep naar de parallelresonantie (fp), en dan zo verder rechts het het scherm af.
Meet op fs ook de doorlaatdemping (A, in dB). Meet ook de 3dB-punten rond fs. Dat is je bandbreedte (B).

Nu weet je dus fs, fp, A en B. Met mijn formules kun je nu van het kristal de L, C, R en Cp uitrekenen.
Voorbeeld (zie grafieken) (klik=groter):

Meten:
fs= 7117 540 Hz, fp= 7153 200 Hz (verschil: d= 35 660 Hz); A= 19,1 dB, B(3dB)= 2× 1715 Hz = 3430 Hz.

Rekenen:
Rtot = 25 × 1019,1/20 = 225 Ω (waarvan 25 totaal in de test jig1; het kristal heeft dus een R= 200 Ω).
Ls = 225 / (2π × 3430) = 0,0104 H
Cs = 1 / (0,0104 × (2π × 7117540)2) = 0,048 pF
Cp = ½ × 0,048pF × 7117540/35660 = 4,8 pF

--
1Het kristal 'ziet' links zowel als rechts 12,5 ohm impedantie. Wat het kristal betreft staat er dus 25 ohm mee in serie.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Bedankt Frederick voor de uitgebreide uitleg.
Het is mij nu een stuk duidelijker geworden.

Laat even weten welke transistor je op het oog heb BC550 is een prima exemplaar.

Ja dat weet ik, ik heb er een hele (DSB) kortegolfzender mee opgebouwd; oscillator, buffer, drivers met de BC550.

Voor de kristal oscillator denk ik de BF494 te gaan gebruiken, voor de verdubbeltrapjes neem ik de BFR91.

Telefunken Sender Systeme Berlin

Ha Martin V,

De keuze voor de transistor oké alleen vindt ik de collector stroom wel klein ≈ 30 mA !
Iets over ruis getal kon ik zo gauw niet vinden online ik kijk morgen wel in het databoek.
Let er op dat je bij een oscillator over het algemeen met impulsvorming stromen te maken heb dus enige ruimte is geboden.
Verder op jou eerste vraag over de tekening daar kan ik weinig over zeggen zonder componenten / frequentie...... het is een leuk experiment maar geen idee wat de signaal eigenschappen doen :?

In de eerste jaren was het denk ik mode dat een ieder op zijn minst een oscillator op naam wilde hebben :D
Bijna alle types zijn terug te brengen naar de L,C oscillatoren en daarna de eerste kristal oscillator van Cady, zo is de populaire Colpitts/Clapp in weze de zelfde oscillator met die verstande dat de eerste op een L,C resonantie kring, en de tweede op een kristal is gebaseerd......

PIERCE, COLPITTS EN CLAPP OSCILLATOREN.

De Pierce, Colpitts en Clapp oscillatoren is eigenlijk hetzelfde circuit maar met het aardingspunt op een andere locatie.
In de Pierce oscillator bevindt de a.c. aarde zich bij de emitter; in de Colpitts, bij de collector; en in de Clapp, aan de basis.
In een praktische circuit, vertegenwoordigen de verdelings capaciteiten en de bias weerstanden, elementen met verschillend gewicht voor elk van de drie configuraties maar de berekeningen zijn exact het zelfde.

Met andere woorden zolang je aan het criterium van Barkhausen voldoet heb je een oscillator en hoe je uitkoppel is aan de ontwerper.
Het leeuwendeel van de kwaliteit van je oscillator wordt bepaald door de versterker en de sturing ( stroom ) door het kristal !

Kijk jij zal zelf de toepassing weten en wat je wil bereiken ik werk bijna altijd met de Clapp dus de Colpitts zeker in grondtoon boven de 1 MHz !
Ik kan verzekeren dat ( uit ervaring ) dit type oscillator het hoogst scoort over de gehele lijn..... stabiliteit van de versterker ruis dynamisch bereik gevoeligheid van de voedingsspanning.

Groet,
Henk.

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

Golden Member

Hi Frederick E. Terman en electron920, :-)

Jullie zijn goed bezig!
Binnen kort kan ik ook mee doen met VNA metingen.
Ik heb mijn Analog Discovery 2 al binnen en de NanoVNA-H staat in bestelling.
Zodat ik wat HF metingen hier ook kan meedoen, buiten mijn normale Spectrum Analyzer die ik al een tijd heb.

Dit is b.v. een meting aan een 4MHz Xtal die met de Analog Discovery 2 goed te doen is.
Ik maakt hierbij gebruik van de uitbreidingunit om impedantie’s te meten zoals op de eerste foto te zien is.
In het testvoetje heb ik dus een 4MHz xtal gestoken.
https://www.bramcam.nl/Diversen/ADS2-4MHz-Xtal-02.png

.
En zo ziet de meting er uit als je het een en ander goed instelt.
Let op de beperkte Sweep, deze loopt van 3,95MHz tot 4,05MHz om goed de parallel en de serie resonantie te kunnen weergeven.
In de bovenste grafiek is de doorgetrokken gele lijn de impedantie van het xtal t.o.v. de frequentie rond de 4MHz.
De onderbroken lijn is de Rs welke bij serie resonantie heel laag wordt, ik meette 47mΩ en bij parallel resonantie net geen 500KΩ.

De onderste grafiek laat de fase sprongen zien die optreden bij de twee resonantie frequenties.
De oplettende lezer ziet dat de serie resonantie niet netjes op de 4MHz ligt, dat komt omdat het xtal niet goed capacitief belast is.
https://www.bramcam.nl/Diversen/ADS2-4MHz-Xtal-01.png

.

Deze testdoos is voor dit soort metingen tot zo'n 10MHz vrij goed bruikbaar, maar voor hoger frequenties is b.v. een NanoVNA-H nodig en die komt er dus aan.
Dit met het testschema van Henk.
Mijn metingen komen volgens mij vrij goed overeen met wat jullie laten zien, alleen dus hier als test op 4MHz uitgevoerd.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Ha blackdog,

Dat is een leuk instrumentje die had ik nog niet gezien :D
Zonder je nieuwe aanwinst gelijk in de grond te boren is het in mijn optiek een beetje te simpel.
Maar zeker leuk om eens te kijken wat het doet ik denk dat jij het ook niet nodig heb met een analyzer en tracking generator op de werktafel.

Het plaatje lijkt in ieder geval op wat het kan zijn alleen de fase die moet ik in perspectief plaatsen tenslotte is dit een snelle reactie zonder mij zelf de kans te geven om er in te duiken.
Dat de frequentie niet helemaal overheen komt dat kan ik begrijpen wat je laat zien is dan ook een impedantie verloop en niet de werkfrequentie van het kristal :P

Nog even over de test jig die heb ik al 45 jaar mooie messing doos heel lux maar de DIN 444 annex 1.....5 die had ik in mijn tijd al weer aangepast en wordt volgens mij niet meer gebruikt neemd niet weg dan zo'n test jig altijd makkelijk is het was dan ook richting @rob007 het simpelste wat me te binnen schoot.

Groet,
Henk.

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

Golden Member

Hi Henk,

Dit instrumentje kan heeeeeel veeeeel.
Kijk in de bovenste grafiek maar eens naar de opties die je kan anazetten: Z, Rs, Xs, Rp en Xp.
En boven in de menu balk zie je nog een hele rij meetfuncties.

Hi is niet perfect, morgen ga ik wat vragen stellen over een aantal meetfuncties waar ze bij het schrijven van de software hebben zitten snurken.
Net als bij een ëchte" VNA, moet je ook dit meetinstrumentje kalibreren, en als je bepaalde instellingen aanpast mag je dat weer doen.

Tijdens het typen van dit stukje, loopt er een hoge resolutie meting, dus hele kleine stapjes(10.000 stuks) in 20KHz bandbreedte rond de xtal frequentie dat resulteert in stapjes kleiner dan 1Hz.
Dit kan nog wat fijner en er is een vrij groot dynamisch bereik omdat er gewerkt wordt met een 14Bit ADC in de meet unit.

Ik zou als ik jou was eens kijken wat deze unit allemaal kan, maar ik denk dat jij hem niet nodig hebt, omdat je al rijkelijk voorzien bent van goede apparatuur.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Hallo Blackdog en Henk,

Mooi apparaat heeft u daar Blackdog, erg handig om kristallen mee te kunnen meten.

Henk, die oscillator van mij is wellicht wat ingewikkeld/complex, er zijn nog wel honderd andere manieren om een kristal oscillator circuit te kunnen maken, maar ik wil er in ieder geval een afgestemde kring in hebben op de frequentie van het kristal.
En daarom plaats ik die aan de collector en is inductief gekoppeld naar de basis, dan heb je een Armstrong/Meissner oscillator.
Tussen de meekoppeling plaats ik dan een kristal in serie en dan is het geen variabele oscillator meer maar is die kristal gestuurd.

Ik ben dol op inductief gekoppelde kringen, dus die gebruik ik dan ook voor de uitkoppeling van het signaal.
Ik ben heel erg benieuwd of dit een beetje gunstig gaat werken, maar ik heb er helaas geen tijd nu voor.
Op mijn wertafel ben ik nog druk bezig, met een heel stabiele vrijlopende oscillator voor 20-27MHz in mijn andere draadje.
https://www.circuitsonline.net/forum/view/154799
Dit draadje loopt bijna op een einde, ik wil het afronden omdat ik er al vanaf 16 juni aan ben begonnen.

Dan pak ik een stuk printplaat en ga ik die oscillator eens opbouwen.
Voor de spoelen van de kring, gebruik ik gewone luchtspoelen, ik heb maar 700nH nodig en dat kan ik zo wikkelen op een boortje van 12mm.
Ook zou dat op een ringkerntje kunnen worden gewikkeld.

Telefunken Sender Systeme Berlin

Ha Martin V,

Dat is duidelijk en een goede onderbouwing van het experiment, op zich is er niets mis mee denk ik.
Het is alleen moeilijk om je vraag te beantwoorden als ik geen gegevens heb oké ik weet nu de transistor die je gekozen heb de rest kan ik zelf uitrekenen !
Welke frequentie 10 MHz of de 20 MHz van je V.F.O. Project ?

Je opmerking over de oscillators helemaal mee eens er zijn meer wegen die naar Rome leiden, en de ideale oscillator bestaat niet het zal altijd een combinatie zijn van twee types een type voor korte tijd en een voor lange tijd stabiliteit welke aan elkaar gelockt zijn !
Dus bijvoorbeeld een kwarts kristal oscillator en een atoom klok.........

Ik denk dat je jou voorstel als volgt kan samenvatten in de basis, ik een tekening gemaakt waarin ik de evenknie laat zien ;

Het Colpitts oscillatorcircuit kan worden gedraaid om een andere topologie te bereiken, in de literatuur meestal de Meissner oscillator genoemd.
Dit betekent dat de emitter zich op RF-aarde bevindt. C1 is de bekende basis naar emitter condensator en C2 is de emitter collector condensator, waar de collector nu RF gewijs heet is.
In dit geval werkt het kristal weer als een inductor.
Deze schakeling wordt ook wel Clapp oscillator genoemd.
Het is gedefinieerd dat de inductor een condensator in serie heeft.
De basis collector parallelschakeling is nu een in serie afgestemde kring. De ontwerprichtlijnen zijn hetzelfde als voor de Colpitts oscillator.
Het voordeel van deze schakeling is dat de collector RF spanning veel hoger is en er meer uitgangsvermogen beschikbaar is.
Wel opletten dat het kristal een niet te grote stroom moet verwerken.

Door een extra transistor is een grotere mate van vrijheid mogelijk, aangezien versterking en fase onafhankelijk van elkaar kunnen worden aangepast.
Een andere optie welke ik denk ik voor @mel ga toepassen is dat ik het kristal gebruikt als resonantie kei maar tevens als uitgang dus als kristalfilter !
Maar belangrijker is de temperatuur compensatie dus een versterkertje met als filter een combinatie van weerstand en N.T.C. en P.T.C. karakters.
Dit laatste blijft altijd een compromis er is niet zo veel meer te koop van dat speciale spul …....

Nog even terug over het meten van een kristal ( filter ) @Frederick heeft nog een uitwerking laten zien, maar er zijn nog twee andere methodes daarbij heb je niet perse de twee π adapters nodig en..... je zal begrijpen dat je de adapter voor elke impedantie kan berekenen in / uit onafhankelijk dus als je ingang 50 Ohm is prima maar het kan voorkomen dat je signaal meter of probe 1 kΩ is dan maak je de uitgang adapter van 12,5 Ohm naar 1 kΩ !
Ik ga niet alles dubbel doen maar ik heb de uitleg voor @rob007 nog niet in de prullenbak gedaan maar als het duidelijk is :)

Even voor @blackdog ik heb vanochtend gekeken maar niet zoveel gegevens kunnen achterhalen.
Ik denk een handige tool om even snel de richting van de beweging te laten zien maar of je het echt meten mag noemen kan ik niet beoordelen !
Het is net zo iets als de Redpitaya het zal best onder studenten een toepassing hebben maar in de werkelijke praktisch omgeving ik weet het niet.
En al die instrumentjes laten veel zien te veel soms maar op de keper beschouwd is dat eigenlijk de rekenmachine functie ha...ha....
Als ik een weerstand meet en ik deel 1 door de weerstand waarde dan heb ik de geleiding in Siemens maar in de praktijk heb ik helemaal geen geleiding gemeten........ het is altijd opletten van het ene domein naar het andere domein.

Maar het plaatje wat je toont daar kan ik mee leven en in de menu bar keurig | Z | en Re dus de absolute impedantie en de weerstand van het kristal mooi /////
Let wel dit is niet de resonantie frequentie het laat niets meer of minder zien dan het impedantie verloop.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
rob007

Yarr, Matey!

( Laat ff wat horen van mijn persoontje ) Sorry voor afwezig zijn!
Ben momenteel druk bezig met het bouwen van een nieuw stuk schuur, 8)7
Uitbreiding en kom dus ff niet meer aan hobbyen toe.
Mij financieel Directrice heeft een elektrische fiets gekocht,
Dat ding moet droog staan natuurlijk…
Natuurlijk met stroom er in voor de lader en feestverlichting dan ook maar gelijk.
En er komt ook nog een lounge set en daar zal ook nog wat mee moeten…
Dus als je me mist,
kom mij gerust ff helpen met de bouw werkzaamheden hier! ;)

VrGr Rob

Als ik je erger, lees en schrijf hier dan niet?
rob007

Yarr, Matey!

Hallo,

Ben stiekem nog weer HEEL eventjes bezig geweest met het kristal oscillatortje.
Een paar daagjes(niet heel de dag!) Maar ik krijg het NIET gedaan.
Volgens mij heb ik wel smalband FM of wel NFM maar verder kom ik er echt ook niet mee.
(als ik dan het kerntje naar het goeie punt verdraait komt de modulatie op,
blijf ik draaien zwakt het weer af gelijk ook met de hoeveelheid HF die uit de oscillator komt )
Maar de modulatie blijft te zacht voor WFM.
Neem het mij niet kwalijk maar ik gooi dit experiment in de hoek, ik geef het op.
Er werd nog iets gezegd over het soort kristal, misschien dat het daar aan licht ik weet het niet.
Gestel dat het aan het kristal licht dan heb ik niet ff 1 2 3 een andere/of de goeie.
.
Ik dacht zal dit hier nog even melden omdat Henk ook een soort van in de wacht stand zat geloof ik.
.
En als er nu mensen zijn die zeggen je geeft het wel snel op, en het kan wel.
Dan heb ik als enige antwoord: Sorry maar bewijs gerust het tegendeel in/met een video of zo?

(Ga morgen weer even een paar daagjes weg, dus weer even uit zicht!)
VrGr Rob

Als ik je erger, lees en schrijf hier dan niet?
mel

Golden Member

Gelukkig, krijgen we weer even rust :P

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..
rob007

Yarr, Matey!

Mel,
Kga een paar daagjes naar jou stad en ik neem mijn stentor en Josty Kit mee! LOL :)
Nee zonder dolle ik zat een week geleden wel in jou omgeving in Center Parcs.
(mijn verjaardag daar gevierd)

VrGr Rob

Als ik je erger, lees en schrijf hier dan niet?
mel

Golden Member

Had even langs gekomen voor een borrel :)

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..
rob007

Yarr, Matey!

Zo, potvers dat had je eerder moeten zeggen!
Maar ga nu zo van huis een iets andere richting uit,
Richting Arnhem daarna Leeuwarden en als laatste Texel
Moeders de vrouw sleept me weer overal mee naartoe. ;)
Dus ben ff weg.

Mel, iedereen de Gezonde en Vriendelijke Groeten weer van hier!
Rob

Als ik je erger, lees en schrijf hier dan niet?
Anoniem

Hello,

I am the author of the 96MHz double xtal transmitter in electronics for you.

I've developed a new circuit. It's extremely simple and audio is loud! Even music sounds perfect. It is crystal based. Who needs the schematic? I've used a clever trick.

Let me know.
Joy

mel

Golden Member

Zitten we te wachten op spam van een piratenzenderverkoper? :(

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

Joy, welcome on this forum.

And your offer: post it here, or give a link to where it can be found. Many people here are interested in a frequency-stable FM wideband solution!

-----------

Mel: het is geen verkoper, maar een hobbyist.
https://www.electronicsforu.com/electronics-projects/simple-fm-transmi…

Anoniem

Op 13 april 2022 15:21:05 schreef mel:
Zitten we te wachten op spam van een piratenzenderverkoper? :(

It's not a scam. My name is Joy Mukherji.
The new circuit has much more deviation and sounds louder. Give me a few minutes, I'll post the circuits here.

I'm not a scammer, come on. My RF circuits are on Harry Homebrew web page.

mel

Golden Member

96 MHz is wel in de FM omroepband....

u=ir betekent niet :U bent ingenieur..

96 MHz is wel in de FM omroepband....

Ja natuurlijk. Ongehoord zeg, zulk een piraterij!

Problem with quartz oscillator core is the limited deviation. For a standard FM transmitter you should reach 150 kHz peak-to-peak frequency deviation (at 100 MHz broadcast band).

Your other circuit on Harry's Homebrew, with the PLL on 750 kHz, is almost reaching that for audio frequencies.

Anoniem

Op 13 april 2022 16:38:00 schreef Brightnoise:
Jammer. De reacties waren te heftig denk ik.
Terwijl er juist leuke ideeën in deze bijdrage zaten!

Haha, yeah. I was going to post more than two d O z e n circuits.

It's 1.5 years of hard work. No simulation. But hours and hours of trying different configurations and testing frequency drift over 24-36 hour period. It's the most stable LC based FM TX ever designed with unbelievable frequency stability.

I've the PCB and schematic ready for a LC tuned FM transmitter with no PLL yet 24 hour drift was + or - 1.5KHz !! It can run for a week with + or - 3KHz of drift or less + full deviation for high audio fidelity. No PLL required. The stability was obtained by a very clever trick.

I came upon this forum accidentally and even though I'm not well at all with high fever and shoulder injury I decided to post the circuits seeing the enthusiasm of everyone here but got negative or sarcastic responses as this thread is 4 months old so decided to delete them.

[Bericht gewijzigd door Anoniem op woensdag 13 april 2022 17:12:25 (12%)