Oscillator ontwerpen

Ah, je wilt meteen voor de bonus gaan

Ik denk dat je het meest geholpen bent met een goed boek over elektronica. Ik weet niet precies welk, maar voor de meer wiskundig aangelegde elektronicus is er niet zo gek veel op internet te vinden.

Waarvoor moet je eigenlijk een oscillator ontwerpen? Of wil je het 'zomaar' weten?

Ik zou graag oscillators bouwen voor ontvangers en zenders in het VHF tot microgolf gebied. Voor ik mijn PCB'tje laat maken zou ik natuurlijk graag weten wat het vermogen van die oscillator is (opdat hij e.g. niet de mixer zou oversturen of een versterker uit zijn lineair gebied haalt) en wat de ruis ongeveer is.

Vermoedelijk is het erg eenvoudig om die dingen te berekenen (veel heb ik er nog niet over gevonden op het internet), maar ik zou toch graag een schatting hebben. Bijvoorbeeld, -10dBm verschilt heel wat van 7dBm voor een mixer.

Daarnaast zou ik ook graag een soort procedure hebben die me helpt bij het ontwerpen en kiezen van de componenten, zodat ik niet afhankelijk ben van het herschalen van waarden van andere mensen hun ontwerp (wat wel eens heel fout zou kunnnen aflopen).

Wat is je ervaring op het gebied van electronica? Hoeveel heb je al met HF gedaan?

Een VFH oscillator stelt weinig voor. Een paar goede torren of Fets en de eerste de beste negatieve weerstand oscillator, colpits of seiler of what ever gilt je tegemoet. Anders zou er niemand een FM bug voor elkaar krijgen.

SHF is een heel ander geval. Daar ga je met microstrip, stripline, helicals golfpijpen of cavity's aan de gang. Het makkelijkste is microstrip. Mbv van bv sonnet kun je dan het een en ander simuleren en ontwerpen. Hoeveel er uit komt blijft toch een kwestie van meten. De ene tor is de andere niet. De verliezen in spoelen enzo zijn lastig te bepalen. Dan zou je eerst de parameters van de tor moeten bepalen op DC nivo. Daarna de kleinsignaal parameters op je werkfrequentie. Daarom bouw je het meestal experimenteel op mbv gefreesde printplaat en laat je pas een pcb maken als je zeker weet dat het ontwerp werkt. Alleen moet je pcb bij shf dan precies gelijk aan je gefreesde model worden. Dus zelfde dikte, zelfde materiaal enz.

verder is faseruis enz ook iets wat van veel factoren afhankelijk is. Dat is door de gemiddelde amateur bijna niet mee te nemen in het ontwerp. Als je dat wel zou kunnen had je hier deze vraag niet gesteld

Alvast bedankt voor jullie antwoord.

Momenteel heb ik het boek "Oscillator Design and Computer Simulation" van Randall W. Rhea opgesnort en een vrij deftige tutorial gevonden op http://www.odyseus.nildram.co.uk/.

Op die manier weet ik toch al ongeveer wat ik ga uitkomen, voor de rest zal het inderaad zijn zoals fred101 zegt, en een beetje uitproberen.

Momenteel heb ik een frequenctie teller gemaakt m.b.v. een CPLD (werkt tot ongeveer 212MHz volgens de timer) en een VHF/UHF ontvanger m.b.v. een tv-tuner. Dat laatste is natuurlijk wel leuk (spotgoedkoop op eBay gevonden), en het enigste wat je moet doen is 36 MHz ontvangen, maar het is toch nog iets anders dan zelf je ontvanger ineen knutselen.

Het maakt voor het principe niet uit of je een 36MHz ontvanger of een 2,4MHz ontvanger bouwt. De bouwblokken blijven gelijk. Soms zijn de problemen ook nog verwant. De afgestemde kringen op lage frequenties zijn moeilijk omdat ze erg groot worden. Je hebt grote luchtvarco's nodig en enorme spoelen. Op SHF is het probleem dat de aansluitdraden naar een afgestemde kring al meer inductie gebven dan de kring en dat de capaciteit van onderdelen boven het groundplane al meer is dan de kring. Vandaar meestal microstrip achtige constructies zoals deze 1,7GHz oscillator: http://www.hamforum.nl/viewtopic.php?f=50&t=1072

Het grootste porbleem is meetapparatuur. Je counter, scoop, spectrum analyser moeten ook tot die frequenties gaan. Een 10MHz oscillator zie je op iedere scoop nog wel en iedere counter kan dat aan. Een 2,4GHz SHF oscillator trekt wat stroom en verder hoop je dat hij het doet en een beetje in de buurt zit. Een oscillator voor 4MHz zal altijd wel in de buurt zitten maar dat kan ook best 6MHz zijn. Een 1GHz oscillator zit net zo makkelijk 500MHz te hoog en dan kun je niet even een spoel wat inknijpen of een wikkeling erbij maken of in het ergste geval een nieuwe spoel. Bij microstrip moet je dan een heel nieuwe print maken.

Maar dat is het alleen het oscillator verhaal. Je moet ook nog mixers maken, versterkers, filters enz. Erg leuk. Als je wat meer VHF ervaring wil op doen: in jongensradio zijn we de CO2 aan het bouwen. Een 145MHz ontvanger. Dat is een mooie oefening waarbij je de omstandigheden nog aardig in de hand hebt maar de hoge frequentie problemen al net genoeg aanwezig zijn om ze te leren kennen. Ik heb vorig jaar geprobeerd een 70cm zender met buizen te maken. Op een gegeven moment kon ik geen klassieke afgestemde kring meer maken. De draden naar het rooster waren al meer inductie dan nodig.

Dat is erg leerzaam en de bouwervaring speelt daar een grote rol. Theorie help enorm, daarmee kun je verklaren waarom iets niet werkt maar oefen daarmee eerst op lagere frequenties (HF of UHF) voor je naar UHF en SHF gaat en vergeet het vehaal je print te laten maken tot je echt heel goed bent.

Volgens mij heb je er meer aan om eens de basis te leren, en niet meteen met dergelijke boeken aan de gang te gaan. Want als je dergelijke boeken leest krijg je waarschijnlijk het vermoeden dat het bouwen van een oscillator zeer lastig is, wat in de praktijk niet het geval is.
Alleen als je echt perfectie wilt, dan zul je er wel wat aan hebben.

Hoe hoger de frequenties hoe slechter je ideale modellen (en dus de theorie) werken. Bouw gewoon eens een paar dingen.

Zo te zien ben je al wel handig met digitale techniek. Maar denk nu niet dat je meteen in de (misschien wel) moeilijkste tak van de analoge techniek ook heel wat voor elkaar kan krijgen.
Zeer belangrijk om eerst wat ervaring op te doen met het bouwen van wat kleine dingetjes, zodat je weet wat er allemaal belangrijk is, en wat voor oplossingen er zijn voor kleine problemen.

Printen ontwerpen moet je niet aan beginnen, tenzij je grote hoeveelheden wilt bouwen. Veel handiger om alles bij prototypes te houden. Je wilt uiteindelijk aan de slag op de 'loodgieters'-frequenties. Ofwel: je moet dus allemaal mechanische constructies toepassen om het te laten werken. Dat gaat meestal niet, of zeer matig op printplaat.