2023 2M NBFM transceiver project PA1RAM

Mijn theoriekennis over oscillators is brak en die wil ik verder uitdiepen. Dat zal ik al doende moeten doen gezieen m'n beperkingen. Ik ben ook erg blij met de aandacht die de slimmere jongens hier er voor hebben. Stukje bij beetje leer ik er uiteindelijk toch weer wat bij. Kost veel moeite, maar de moeite niet doen leer je (ik) nooit wat.

Oh en ja, ik wil graag begrijpen waarom zowel de printspoel als ook het smd spoeltje niet werkt maar als enige het gewikkelde spoeltje wel.

[Bericht gewijzigd door harry64 op 29 mei 2023 02:33:55 (17%)

Ha harry64,

Welke topologie wil je gaan gebruiken zoals ik het nu zie denk ik een Colpitts ( met teken fout )
Ik heb een tekening gemaakt van de oscillator zoals ik denk dat de bedoeling is

De FET Colpitts-configuratie wordt getoond in de tekening en het ac-model ervan er naast.
De condensator Cc is een koppelcondensator.
Een lus-versterkingsbenadering wordt gebruikt om de oscillator te analyseren.
Ik had echter ook een systeembepalende benadering kunnen gebruiken.
Uit de tekening is de last impedantie te herleiden.

Misschien is het wijs om stap voor stap zo'n ontwerp door te lopen zoals ik dat zelf doe.....
Maar pas de schakeling aan dan zal de varactor ook beter werken !

Groet,
Henk.

@Richard S
Ik zit al een tijdje mee te lezen.
Voor jou en andere geinteresseerden heb ik een colpits in LTspice gezet om mee te spelen. Puur als LTspice intro. Ik heb totaal geen pretenties over de kwaliteit van deze oscillator.
Je kan er zelfs een grafiek mee maken die de frequentie als functie van de afstemspanning laat zien. De varicap en de J310 zitten gewoon in LTspice.

@575, leuk dat je ook meeleest en dank voor het delen.
Toevallig heb ik me vandaag maar eens verdiept in de simulatoren en kwam uiteindelijk toch ook op LTSpice uit. De interface is even wennen maar na een half uurtje prutsen had ik mijn Clapp werkend.

Al met al een heel verhelderende simulatie. Nooit geweten dat de top-top gatespanning zo hoog zou zijn en ik snap nu ook beter waarom de J310 zover in het niet lineaire gebied terecht komt.

Dit is zeg maar het basisplaatje met Ugate variërend tussen +5V en -5V

Daarna ben ik wat met de diverse kritische componenten gaan spelen, een soort van what-if scenario en het is goed om te zien dat de waardes die ik gebruik nagenoeg goed zijn in de simulatie. Ik ben vervolgens wat met clamping gaan spelen aan de gate en had een brainwave om de diodes anti parallel te zetten, je hebt dan wel 2 diodes in sper en 2 diodes in doorlaat nodig omdat anders de FET dienst weigert. Maar het resultaat is verbluffend.

De gatespanning varieert nu tussen +400mV en -400mV

Vandaag mijn eerste verbinding op 145,250MHz gemaakt.
Er is nog wel wat te verbeteren maar het werkt.
Vermogen bedraagt iets meer als een Watt, daarachter komt een Mosfet balans eindtrap met coaxiale transformers.
Hiervoor ga ik een printje etsen.

Ha Martin V,

Dat is niet verkeerd toch eer van je werk
Heb jij al een PLL of zo iets in gebruik of met losse handjes ?

@Richard S,

Dat heb je snel voor elkaar LTspice is zeker niet verkeerd het is naar mijn mening een complete simulator,
met een grote gebruikers groep.
Ik ga komende week de oscillator testen tussendoor het experiment met de vertragingslijn oscillator van @harry64 gedaan dat werkt overigens prima...

Groet,
Henk.

Heb jij al een PLL of zo iets in gebruik of met losse handjes ?

De local oscillator is al voldoende stabiel, af en toe verloopt het 1kHz naar beneden toe, maar dat stel ik met hand weer bij.
Dat is een enkele keer zo, voor de rest is de oscillator verschrikkelijk stabiel een PLL is niet nodig.
Ik heb allemaal losse modules op printen en ik moet alles eerst gaan inbouwen.
Hiervoor heb ik al bevestigingsgaten geboord, zodat ik het alleen nog maar hoef te assembleren.

Ikheb de 4 BAT diodes even aan mijn schakeling toegevoegd...

Printje is een beetje een janboel geworden omdat alle signaalleidingen nu zwevend zijn boven de printplaat...

Maar dit is het resultaat

Nu zie je wel vaker één clampdiode in sper aan de gate, ik maakte daar 2 stuks antiparallel van in de simulator maar toen weigerde de FET zijn dienst en dus heb ik er 2 x 2 in serie geplaatst. Dat blijkt nu in de praktijk ook te werken.

Wat zou er op tegen zijn vraag ik me af (omdat je dit nergens ziet), kan natuurlijk meer ruis geven?

Op 29 mei 2023 18:59:28 schreef Martin V:
[...]
De local oscillator is al voldoende stabiel, af en toe verloopt het 1kHz naar beneden toe, maar dat stel ik met hand weer bij.
Dat is een enkele keer zo, voor de rest is de oscillator verschrikkelijk stabiel een PLL is niet nodig.
Ik heb allemaal losse modules op printen en ik moet alles eerst gaan inbouwen.
Hiervoor heb ik al bevestigingsgaten geboord, zodat ik het alleen nog maar hoef te assembleren.

Mooi dat het werkt! Is dit nu met een oscillator op de werkfrequentie of gebruik je menging van een Xtal oscillator met een LO op een lage frequentie?

Hoi Richard S,

de oscillator werkt tussen 133,3 en 135,3MHz, na menging met 10,7MHz kom ik dan uit op 144 tot 146MHz.
In feite gebruik ik dus onder menging en tel de MF frequentie erbij op.

Dus je moduleert op de vfo?
En dat is wel erg stabiel. Of laat je de vfo draaien?

Hoi Richard,

ik moduleer in een aparte oscillator, een VCO op 10,7MHz.
De VFO laat ik gewoon aanstaan, daar wordt niet in gemoduleerd.

Heb je iets van een blokschema of zo van je huidige setup?
Is voor mij ook wel interessant om te weten ivm met mijn projectje...

Hoi Henk.
Ik heb de 'misplaatste C verplaatst. Tevens wat praktisch onderzoek en metingen gedaan in de sim. Daar uit blijkt dat de twee afstem C's en de koppel C naar de spoel een onderlinge relatie hebben. Als ik de koppel C laat meelopen met de afstem C's blijkt de spanning over L min of meer constant te blijven over bijna het hele regelbereik. Ik heb ook gezien dat de C tussen drain en op de splitsing tussen de twee afstem C's er alleen zit om de DC afstemspanning voor eventuele varicaps weg te houden van de drain van de FET.

Interessante analyse dit. Heb jij geen ontkoppel C van 1nF of zo nodig van Drain naar massa?

36V top, dat is 4x de voedingsspanning, poeh!

[Bericht gewijzigd door Richard S op 30 mei 2023 22:47:07 (21%)

Hoi Richard. Dank voor de tip met de diodes om de amplitude te beperken. Dit bleek de oplossing om de enorme vervorming die de varicaps veroorzaakten als de afstemspanning laag of nul werd. Ik had in eerste instantie de BAT55 genomen, maar daar gaf ook paartjes in serie forse invloed op de frequentie. Deze vervangen voor de BAT81 en die heeft heel erg veel minder last van beïnvloeding van de frequentie maar brengt de spanning over de kring wel op het juiste niveau dat de varicaps het signaal niet verzieken bij een lage afstemspanning. Staan in dit schema nog met z'n twee, wat wel behoorlijk invloed had. Maar het werden er uiteindelijk vier. Oh en bij hogere frequenties en lage capaciteiten van de afstemcondensatoren gaat de gate en of drain capaciteit van de FET een steeds grotere rol spelen. Zeker nu de gate spanningen laag zijn.

[Bericht gewijzigd door harry64 op 30 mei 2023 22:49:37 (20%)

Ja ik was ook verbaasd over de impact van die BAT diodes. Ik heb er BAT85 in zitten, maar die had ik niet in de simulator. Ik ga op zoek naar de BAT81, thx voor het delen.

Beeld op de scope is nu ook veel rustiger bij jou nu.

[Bericht gewijzigd door Richard S op 30 mei 2023 22:50:36 (14%)

Op 30 mei 2023 22:45:01 schreef Richard S:
Interessante analyse dit. Heb jij geen ontkoppel C van 1nF of zo nodig van Drain naar massa?

36V top, dat is 4x de voedingsspanning, poeh!

In het geval van gewone condensatoren niet. Alleen bij varcicaps om afstemspanning en drain spanning gescheiden te houden.

Op 29 mei 2023 21:31:39 schreef Richard S:
Ikheb de 4 BAT diodes even aan mijn schakeling toegevoegd...

Printje is een beetje een janboel geworden omdat alle signaalleidingen nu zwevend zijn boven de printplaat...
[bijlage]

Maar dit is het resultaat
[bijlage]

Dat is mooi schoon! Alleen jammer dat zo te zien de 3e harmonische weer wat sterker is, je kan niet alles hebben.

Nu zie je wel vaker één clampdiode in sper aan de gate, ik maakte daar 2 stuks antiparallel van in de simulator maar toen weigerde de FET zijn dienst en dus heb ik er 2 x 2 in serie geplaatst. Dat blijkt nu in de praktijk ook te werken.

Misschien is één Schottky pn-overgang net wat te weinig.
Een enkele 1N4148 in doorlaat geeft nooit 'problemen' (misschien andere), en is standaard (denk ik) bij een FET oscillator.

Ik heb het tot nu to zo:

Toch met ontkoppel spoeltje. Bleek dat de ontkoppeling C1 en C4 en de varicaps elkaar beinvloede. Daardoor ontstond een soort uitslinger/SLF (0,2-1,4 Hz )effect op de stuurspanning. In de sim regelt hij met deze varcicaps nu i.i.g. tussen die 70 en 30 MHz.

Op 29 mei 2023 21:31:39 schreef Richard S:
maar toen weigerde de FET zijn dienst

Kan ook komen door die 10 pF koppeling aan 50 ohm. Daar door weigerde die van mij ook dienst soms. Op dit moment springt ie van schrik 10 MHz omlaag bij een koppel met 10 pF aan 50 ohm.

Vandaar dat ik dat met die BFG135 had uitgedokterd. Die kan middels een veel hogere impedantie van de verzwakkerweerstand aangestuurd worden en kan lage impedanties veel beter handelen dan de J310. Deze is nog uit de oscillator met de hoge spanning, dus die R8 en R10 ingansdeler wordt wel anders.

Zo langzamerhand komen we achter de geheimen van oscillatorland hi

Overigens wat me opviel bij de toevoeging van de diodes is dat de oscillator een stuk minder verloopt. En ook dat ik de voedingspanning zo maar van 9 naar 3 volt kan schroeven terwijl de frequentie dan bijna niet verloopt. De output blijft dan nagenoeg gelijk ook.

Ik zit zelf inderdaad nog met de 3e harmonische, waarom die hoger spiked dan de 2e is me even een raadsel. Ik ga denk ik nog even met 1N4148 diodes spelen. Met één enkele zie ik geen verschil maar wellicht wanneer ik er 2 antiparallel zet misschien wel? Helaas gaat mijn scope niet zo hoog kwa bandbreedte dus moet het doen met de SA, is ook geen straf hoor.

En ik ga op zoek naar de BAT81 want kennelijk doen die het (nog) beter...

Na deze tests ga ik de bestaande oscillatorprint ombouwen naar een J310, er is ruimte genoeg om dat te implementeren. En dan eens zien wat uit de gehele stuurzender gaat komen. Daarbij kan ik dan ook de VNA gebruiken want de SMA plugjes zijn binnen.

Genoeg te onderzoeken dus

Nog een opmerking voor het slapen gaan.

Ik heb omdat jij dat ook gebruikte een 1nF output capaciteit getest op de uitgang naar 50Ω maar dat vond mijn oscillator niet fijn, die sloeg gewoon af. Met 1k gaat het prima. Een buffer is dus een must. Ik merkte dit trouwens ook in de praktijk, koppelen van een SA of Counter met 1nF is not done...

De J310 was tot voor kort nergens leverbaar, wel de SMD versie.
Gelukkig is deze weer leverbaar bij de diverse shops.

Richard S, je vroeg om een blokschema maar dat is best veel werk om alles op te tekenen.
In feite heb je geen blokschema nodig want het spreekt eigenlijk voor zich:
Met een VFO op 133,3 tot 135,3MHz meng ik uit een aparte oscillator 10,7MHz erbij, daarbij pak ik de somfrequentie en dat is 144 tot 146MHz.
Die 10,7MHz oscillator wordt gebruikt om NBFM in te moduleren alsmede DSB voor SSB, welke dus gemengd wordt met de VFO frequentie.
Na de mengtrap komt een driekrings bandfilter, voorafgaand aan een diplexer, welke andere mengproducten spert.
De VFO gebruik ik voor de ontvanger, met ondermenging.
Voor het zendgedeelte en ontvang gedeelte gebruik ik twee aparte mengtrappen, dat is makkelijk i.v.m de bedrading.
Dus heb ik twee gescheiden gedeelten, namelijk de ontvanger en de zender, welke van dezelfde VFO gebruik maakt.

Het was even mieren maar in de sim is het gelukt om de afstemming van de L-C-C&C kring ( ) mee te laten lopen. Er was een dingetje met de hoge DC impedantie van de gate die samen met de grote 1 nF DC ontkoppel condensator een DC dip gaf waardoor deze ook tijdens 'langzaam' tunen middels de spanning afsloeg.
Maar bij deze, inclusief J310 buffertje om de BFG aan te duwen die dan weer aan 50 ohm kan leveren. Op het scoopplaatje is te zien dat van alle varicaps het verloop van de spanning gelijk is en dat het dipje op de gate wel even fors is maar binnen 50 uS min of meer terugkeert. Ook is te zien dat de amplitude verhouding (1:2) zo goed als gelijk blijft bij verandering.