kristal osilator in serie of parallel resonantie

[PA3DJS]

@EdwinA: Jouw tekst: "Volgens PA3DJS en PA3A is stelling 2 juist." Door dit zo neer te zetten, verlies je de nuance/kanttekeningen in mijn antwoord.

@PA3CA:
Als je deze oscillator echt goed wilt doorrekenen, ontkom je niet aan complexe rekenwijze en zul je op VHF en hoger ook de parasitaire effecten mee moeten nemen. Gezien de examenvraag, draagt dat niet bij aan de discussie. Ik heb het eenvoudig proberen te houden.


Onderstaande uitleg gaat eerst uit van de verliesvrije sitautie, en daarna voeg ik verlies in de terugkoppeling toe (dus de omgekeerde route als van PA3CA, maar het resultaat is uiteindelijk hetzelfde).

Als je enig rendement uit een oscillator (of versterker) wilt, wil je dat gestuurde stroombron in de FET een ohmse impedantie ziet. De gestuurde stroombron zit tussen source an drain. De pijl bij de stroombron in een BJT of FET vervangingschema wijst naar beneden, dus bij een ohmse belasting heb je + of - 180 degr. fasedraaiing.

Vanuit de FET bezien, is de gate spanning dus bij voorkeur in tegenfase met de drainspanning (+ of - 180 graden). Om het effect van Cdg teniet te doen, moet de drain kring inductief staan, anders ziet de drainstroombron een capacitieve belasting. De verliezen van de kring kun je samen nemen met de belasting tot een Rload.

Om op 0 graden uit te komen, hebben we + of - 180 degr nodig in de terugkoppelweg. Omdat de terugkoppelweg via een condensator verloopt, kun je dit alleen doen met een inductiviteit. Het maakt hierbij niet uit hoe je die maakt (kristal, serie LC kring, parallel LC, etc). De terugkoppeling is bij de oscillatiefrequentie een LC hoogdoorlaat filter geworden. Je mag het ook een LC seriekring noemen (Cdg, Lg1) waarvan de serieresonantiefrequentie boven de oscillatiefrequentie ligt. De seriekring Cdg-Lg1 gedraagt zich dus capacitief (Xc wint het van XL).

Ofwel I(Cdg) is 90 graden vóór op Ud. De spanning over een inductiviteit (Lg1) is 90 graden voor op de stroom. Dus de totale fasedraaing tussen drain an gate = 90 + 90 = +180 degr. Samen met de fasedraaiing van 180 degr tussen gate en drain geeft dit 0 graden.

Iets over de praktijk. Zoals PA3A aangaf, heb je ook verliezen waardoor de fasedraaiing niet stapvormig verloopt. In de drain zijn de verliezen verdisconteerd in Rload. Als er in de terugkoppeling (pad Cdg-Lg1) verlies zit, zal de fasedraaiing minder dan +180 degr zijn (bijvoorbeeld +150 degr).

Om de rondgaande fase dan toch op 0 te krijgen, moet je ergens een extra +30 graden zien te maken (dus bovenop de 180 degr die al zit tusen Ug en Ud. In de TDTG oscillator gebeurt dit door te accepteren dat de drain iets inductief belast wordt. De inductiviteit Ld2 moet dan iets kleiner worden. Het verlies in rendement nemen we dan voor lief.

Een FET heeft een relatief lage steilheid en hoge ingangsimpedantie. Om een zekere uitgangsspanning (drainspanning) te krijgen, heb je een redelijke gate spanning nodig. De benodige inductiviteit is daardoor relatief hoog (véél hoger dan in geval van een bipolaire transistor). Als een kristal gebruikt wordt om de inductiviteit op te wekken, zal de oscillatiefrequentie dichter bij de parallelresonantie liggen.

Zou je een BJT gebruiken (hoge steilheid, lage ingangsimpedantie), dan zul je zien dat de oscillator dichter bij de serieresonantie van het kristal gaat werken.

@EdwinA. Vergeet die vraag, en zorg dat je begrijpt hoe het werkt. Ook in examens die nog gaan komen, zullen twijfelvragen zitten. Zorg dat je de materie zo goed begrijpt, dat je slagen niet hangt op één twijfelvraag.

@Forumbeheer: kunnen jullie volgnummers aan de postings toevoegen, dan kun je makkelijk refereren naar een eerdere posting.

[EdwinA]

@EdwinA. Vergeet die vraag, en zorg dat je begrijpt hoe het werkt. Ook in examens die nog gaan komen, zullen twijfelvragen zitten. Zorg dat je de materie zo goed begrijpt, dat je slagen niet hangt op één twijfelvraag.

Ik hoef geen examen meer te doen want ik heb al een F-registratie. Maar nu raken we off-topic.

@Forumbeheer: kunnen jullie volgnummers aan de postings toevoegen, dan kun je makkelijk refereren naar een eerdere posting.

Je kunt behalve citeren ook datum/tijd gebruiken, of een link.

[pa3a]

Een Miller lijkt sterk op de tptg/tgtd, dus het kristal loopt van gate naar massa. Oscillatie is tussen de parallel en serie resonantie van het xtal (meer bij de parallelresonantiefrequentie dan bij de serie-). Daar heeft het xtal zijn inductieve gedrag.

De Pierce oscillator heeft het xtal tussen plate en grid voor een buis of voor de FET: tussen drain en gate.

Er geldt een vergelijkbare fase rondgang als bij de tdtg (miller) oscillator. Vaak wordt de Pierce uitgevoerd met een drain weerstand (die parasitaire capaciteit heeft) en dus een capacitief karakter heeft (soms wordt er een C'tje naast geplakt). Als er een kring zou zitten op die plaats, dan zou deze onder de oscillator frequentie worden ingesteld zodat die een capacitief gedrag heeft. Het xtal zal zich hier weer inductief gedragen. De juiste fase op de gate komt dan tot stand door de capaciteit die staat tussen gate en aarde. Ik laat het getallen voorbeeld met graden fase draaiing nu maar even weg, maar is qua redenering gelijk aan tdtg zoals ik hierboven beschreven heb, maar draait net andersom. (volgorde in te terugkoppelweg van tdtg was inductief, capacitief, inductief en bij de Pierce is het capacitief, inductief, capacitief)

[EdwinA]

De Pierce oscillator heeft het xtal tussen plate en grid voor een buis of voor de FET: tussen drain en gate.

Dat is inderdaad wat ik overal (op Internet) tegenkom.
Maar in wat het F-boek een Pierce oscillator noemt, zie http://www.zendamateur.com/viewtopic.ph ... =0#p148848
bevindt het kristal zich tussen grid en kathode.

[pa3a]

De Pierce oscillator heeft het xtal tussen plate en grid voor een buis of voor de FET: tussen drain en gate.

Dat is inderdaad wat ik overal (op Internet) tegenkom.
Maar in wat het F-boek een Pierce oscillator noemt, zie http://www.zendamateur.com/viewtopic.ph ... =0#p148848
bevindt het kristal zich tussen grid en kathode.

Het F-boek moet je niet zien als de absolute waarheid.