Despre oscilatoarele L-C (VFO) de mare stabilitate

[gsabac]

Daca puteti posta si o schema detaliata pentru forum, ar fi foarte bine.

 

@gsabac

[gica70]

"Nu este foarte complicat. Nu este nevoie de tot carnatul de divizare." bineinteles, se iau sutele sau miile de Hz. Eu am incercat si niste electroitici pe tensiunea varicap.

[franzm]

Doar ca fapt divers: Dupa aceasta metoda huff & puff se pot construi si stabilizatoare de turatie pentru motoare.

[gsabac]

Si motoarele sunt niste "oscilatoare de inalta stabilitate" folosite de radioamatori, mai ales ca se pot folosi generatoare

de inalta frecventa si mare putere, ca la instalatiile de calire in inalta frecventa, nu-i asa?

Pentru userii care au afirmat ca nu este complicat, am desenat o schema preliminara cu ce au afirmat si care ar trebui completata cu modulele necesare pentru stabilizarea frecventei.

Deasemenea care ar fi explicatia stabilizarii prin folosirea acestei scheme Huff & Puff.

In final poate reusim sa generam o schema complet functionala.

 

Succes !

 

@gsabac

 

[gica70]

Cum spuneam am experimentat dar cu muti ani in urma! Acea tensiune care ataca varicapul era trimisa la un comparator (cu un opamp) inversor sau nu, dupa cum se doreste compensarea (numai la cresterea frecventei sau numai la scaderea frecventei). Cred ca se poate pune si un comparator tip "fereastra" dar nu stiu cam cum ar veni.

Editat Februarie 12, 2017 de gica70

[VAX]

@gsabac

 

Va prezint ideea de baza, pentru ca v-am vazut interesat de problema pusa in discutie. Schema nu este varianta finala (optimizate valorile), dar se poate construi un oscilator LC stabil pe baza ei.

 

 

 

Dupa cum se vede, contine un etaj de intrare cu JFET in conexiune de repetor de semnal pe sursa, bootstrapat, un limitator de semnal cu etaj diferential (cu JFET sau tranzistoare bipolare) si un etaj de iesire cu JFET canal "p" (un 2N5460_1_2) in conexiune cu poarta la masa. La intrare si iesire amplificatorul de reactie prezinta capacitate mica, sub 1pF, si impedanta foarte mare. Nu amortizeaza deloc circuitul oscilant LC care determina frecventa de oscilatie. La cresterea stabilitatii frecventei contribuie mult etajul de limitare a amplitudinii oscilatiilor, construit cu etaj diferential (cu caracteristica intrinseca de limitare). Etajul limitator impreuna cu etajul de la iesire (cu 2N5460) are comportare de cascoda pliata. Transformatoarele pe miez de ferita sunt amortizate de tranzistoarele cu care sunt conectate (in emitorul lui Q3 si sursa lui Q7), adica de impedante mici. Ele trebuie sa aiba inductanta suficient de mare, ca sa nu prezinte impedante de sarcina mica (sa forteze pe Q3) si sa permita un cuplaj eficient. Am considerat ca raportul de transformare sa fie 1/1, nu am efectuat un calcul (sau simulare cu un program) pentru optimizare.

Rezistorul R9 are rolul de reglare fina a pragului de limitare si implicit a amplitudinii oscilatiilor.

La iesire se poate pune si un tranzistor pnp de RF, cu capacitatea C-B de cel mult 1pF, cum ar fi BF450_1, BF324, etc, sau chiar tranzistoare MESA pe Ge (AF106, AF139, etc). Evident sa schema se modifica putin, apar in plus elementele de polarizare a tranzistorului (divizorul rezistiv din baza, rezistorul din emitor, condensatoarele de decuplare).

Cei care au JFET 2N5460, sa-l foloseasca cu incredere. Tranzistorul respectiv lucreaza la tensiune zero intre poarta si sursa si n-are nevoie de elemente in plus pentru polarizare.

O atentie deosebita trebuie sa se acorde circuitului oscilant LC, cuplat la 2N5460 printr-o bobina cu numar mic de spire. Trebuie ca inductanta acestei bobine sa fie suficient de mica (doar cat sa permita intrarea in oscilatie), astfel incat tensiunea de RF dezvoltata pe ea sa fie cel mult de cativa volti si tranzistorul 2N5460 sa nu intre in limitare de semnal (sa lucreze perfect liniar, limitarea sa fie data numai de etajul diferential). Montajul este corect realizat si reglat daca amplitudinea oscilatiilor se stabilizeaza la cel mult sute de mV. Cuplajul intre L12 si L34 (bobina care impreuna cu Cv determina frecventa de oscilatie) trebuie sa fie puternic. Cele doua bobine apar pe schema ca avand miez magnetic comun, pentru ca asa imi permitea editorul din Circuit Maker. In realitate cele doua bobine sunt fara miez magnetic, coaxiale.

Semnalul se extrage din oscilator din emitorul lui T3, printr-un etaj separator (care nu mai apare pe schema).

Folosind acest tip de amplificator de reactie se poate construi si un oscilator Vackar-Tesla mult mai stabil decat cele clasice. Fazarea corecta (intrare-iesie, in faza sau in antifaza, in functie de reteaua de reactie) se poate modifica inversand capetele la bobina primara a lui T1, sau la bobina secundara a lui T2.

Precizez ca ideea utilizarii unui etaj diferential (cu caracteristica de limitare) sta la baza realizarii unui amplificator cu reactie stabil (celebrul Q-Multiplier care i-a enervat pe unii forumisti). Este aceeasi schema ca la acest oscilator, dar mai putin incarcata (fara bootstrapare la intrare); Prin reducerea amplificarii (din R9) se asigura functionarea sub pragul de intrare in oscilatie. Am sa prezint si acolo cum stau treburile, ca sa inchei discutia si sa le dau de lucru la radioamatorii tineri, dornici sa experimenteze.

 

Corectare !

Am observat dupa postare o mica greseala pe scheme (am postat alte scheme, mai vechi), fazarea nu este corecta. Se remediaza prin inversarea capetelor la bobina primara a lui T1, sau la secundarul lui T2..

Editat August 4, 2017 de VAX

[VAX]

Cei care se hotarasc sa construiasca un oscilator ca cel proiectat de mine, pentru stabilitate marita a frecventei si daca vor sa obtina oscilatii cu nivelul stabilizat de ordinul zecilor sau sutelor de milivolti, trebuie sa stie cateva amanunte:

1. Si la acest oscilator, la fel ca la cele clasice, stabilizarea amplitudinii oscilatiilor se face ca urmare a neliniaritatii amplificatorului. La oscilatoarele clasice dupa amorsarea oscilatiilor nivelul lor creste rapid (exponential in timp) pana cand elementul activ intra brusc in taiere sau saturatie. Nu poti sa le reglezi amplitudinea, merg sau nu merg. La oscilatorul cu etaj diferential neliniaritatea se manifesta la nivel mai mic si mai "indulcit". Se poate regla (intre anumite limite) nivelul oscilatiilor prin modificarea (extrem de fina) amplificarii sau factorului de transfer pe bucla de reactie. Un astfel de oscilator se regleaza usor cu un osciloscop. Reglajul este critic, de asta se impune sa existe si o bucla de AGC (reglare automata a amplificarii), care sa faca treaba singura.

Pentru nivel mic al oscilatiilor se impune utilizarea etajulului diferential cu tranzistoare bipolare polarizat ca curent mic (zeci de uA). Etajele diferentiale cu JFET-uri sunt ceva mai liniare si oscileaza la nivel mai mare, sunt mai greu de controlat.

Schema este complicata si se justifica utilizarea unui astfel de oscilator doar pentru aplicatii deosebite (experiment in cercetare, etc).

 

Eu intentionam sa construiesc detectoare de metale pe principiul heterodinarii, pe care sa le vand (la peste 1000$) conationalilor din Mehedinti si Gorj, care umblau disperati (imediat dupa 1990, cand nu aparuse legea care interzice construirea sau detinerea de detectoare de metale) sa descopere comorile (galbenii) de la Tismana si din alte locatii. Circulau povesti de genul asta. Am renuntat la idee din cauza restrictiilor legale.

La un astfel de detector adancimea de patrundere in sol este aproximativ egala cu diametrul bobinei de detectie. Vrei sa gasesti ceva la 1-2 m sub pamant, pui bobina de 1-2 m diametru (carata de doua persoane). La dimensiunile astea inductanta este mare si oscilatorul lucreaza pe frecventa joasa (KHz). La frecventa joasa si pierderile in sol sunt reduse (adancime mare de patrundere a campului electromagnetic in sol). Oscilatorul de referinta este pe cristal de cuart si lucreaza la zeci de MHz. Sunt necesare multiplicatoare de frecventa in cascada (1000x sau mai mult) si compararea frecventelor (heterodinarea) se face la frecventa mare. Detectorul poate fi foarte sensibil, dar cere ca oscilatorul LC pe joasa frecventa (cel cu bobina de captare) sa fie extrem de stabil (circuit LC termocompensat, schema dichisita).

[gsabac]

Foarte interesant. Acest oscillator se poate deci folosi impreuna cu un multiplicator analogic care este linear

si care are si o gama dinamica de minimum 80dB. In plus acestea lucreaza la curenti de ordinul a citorva mA si la frecvente

de la 0Hz pina 1,5GHz. Principiul de functionare este deosebit fata de un etaj diferential, la care se regleaza curentul pentru

modificarea pantei tranzistorilor.

 

@gsabac

[yo3fhm]

Nu este foarte complicat. Nu este nevoie de tot carnatul de divizare. Dintr-un vechi frecventmetru cu CDB-uri (bulit) se iau doua divizoare zecimale si doua latch-uri si se face un circuit de comanda a lor. Se obtin 100 de trepte de tensiune (256 cu doua divizoare binare). Comanda varicapului trebuie sa fie lenta pentru a permite acordul exact.

Buna dimineata!

Daca tot s-a amintit de FLL si Huff&Puff, eu am testat proiectul lui IK3OIL si am fost foarte multumit de rezultate :

 

A PIC16F628 controlled “FLL” (Frequency Locked Loop) VFO for HF

 

Pentru a functiona corect, e nevoie de o punere la punct atenta.

Am scris un articol (prin 2013) pe tema asta, pentru a scurta pasii celor care ar fi interesati de realizarea proiectului respectiv:

 

FLL IK3OIL - "Secretul" reglajului corect

 

Sper sa fie de folos.

Alte proiecte cunoscute pe tema Huff & Puff ar mai fi (nu doar acesta, evident!):

 

PA0KSB VFO Stabilizer

 

Huff & Puff Oscillator Stabilisers (Hans Summers, G0UPL) si o preluare in publicatia Sprat : Simple "fast" Huff & Puff Stabilisers

 

Huff & Puff VFO Stabiliser (Andrew Holme)

Editat August 10, 2017 de yo3fhm

[hpavictor]

Și eu sunt interesat de acest subiect privind VFO cu stabilizarea frecvenței prin metoda interpolării folosind un oscilator cu cuarț ca referință , denumit in limbaj HAM " huff puff " .

Se pare că introduce un zgomot de fază mult mai mic decât metoda DDS , dar nu permite accesul direct pe o anume frecvență memorată anterior , adică comenzi standard tipic pentru DDS sau acordul manual , foarte facil prin intermediul acționarii unui encoder digital , ci a unui condensator variabil ( nu e o regula , dar ... )

Editat August 10, 2017 de Victor

[VAX]

Va rog sa nu deviati de la subiect, sa spamuiti cu FLL-uri si cu alte discutii. Aici era vorba despre oscilatoarele armonice, despre cum pot fi facute mai stabile. Analizati cauzele instabilitatii frecventei la oscilatoarele cunoscute si incercati sa le eliminati. Eu am propus o metoda de reducere la aproape zero a influentei amplificatorului de reactie.

[hpavictor]

Scuze , dar metoda FLL era o cale pentru mărirea stabilității unui VFO conform tematicii , în accepțiunea mea .

Îmi cer scuze pentru intervenție .

Cu respect , Victor

[VAX]

Este asa, la limita, dar de la inceput am pus in discutie analizarea cauzelor instabilitatii frecventei la oscilatoarele armonice (cu acord continuu, nu in salturi de frecventa !). FLL-urile au zgomot si introduc armonice.

[hpavictor]

Este evident că orice circuit " activ " are zgomot , dar eu am specificat doar că FLL-urile au zgomot de faza mai mic decât DDS-urile ... din nefericire , nu putem scăpa de toate armonicele .

 

Din punct de vedere spectral , VFO-ul chior este mult mai curat decât FLL sau DDS ...

[VAX]

Sigur au DDS-urile zgomot de faza mai mare ca FLL-urile ? Eu stiam ca e invers.