kristal osilator in serie of parallel resonantie

Alle overige elektronica.
Bericht
Auteur
Gebruikersavatar
elinek
Berichten: 142
Lid geworden op: 11 mei 2013, 14:56
Roepletters: PH4E
Locatie: Wormer
Contacteer:

kristal osilator in serie of parallel resonantie

#1 Bericht door elinek »

IK ben nog steeds aan het studeren en proefexamens aan het doen voor de F-registratie.

Vraag 24 van juli 2011 ben ik al een paar keer tegengekomen en heel wonderlijk, met verschillende antwoorden in de antwoordenlijst.

Verschillende amateurs gevraagd en de meeste beweren dat het een parallelle resonantie is, stelling 2 zou juist zijn. Maar in examens van latere datum is het antwoord dat beide stellingen onjuist zijn en dat het een serie resonantie is.

Wie kan dit voor eens en voor altijd ophelderen?
vraag 24.PNG
https://www.amateurzender.nl (de site met alles wat je al wist)

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2525
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#2 Bericht door PA3DJS »

Stelling één:
De gebruikelijke kristallen doen het alleen op de grondfrequentie en oneven harmonischen (reeks van 1, 3, 5, 7, 9, etc). Deze stelling is dus niet correct.

In de praktijk staat de kring iets hoger afgesteld, zodat hij iets inductief wordt op de oscillatiefrequentie.

Stelling twee:
Als het kristal in serieresonantie zou staan, heb je geen gate source spanning (dus ook geen terugkoppeling) en dan oscilleert de schakeling niet. Praktisch gezien staat het kristal in parallelresonantie.
Stelling twee is dus juist.

Als je er dieper op ingaat, moet het kristal zich iets inductief gedragen om aan de oscilleervoorwaarden te voldoen. In de praktijk zal de oscillatiefrequentie dus iets beneden de zuivere parallelresonantie liggen, maar wel boven de serieresonantiefrequentie. Oscillatie treedt op via de parasitaire capaciteit tussen Gate en Drain.

In de buizentijd stond het oscillatieprincipe bekend als Tuned Plate Tuned Grid oscillator. Dit toegepast op de fet: Tuned Drain Tuned Gate oscillator. Het is een manier van oscilleren die vaak ongewenst optreedt als je een RF versterker bouwt met zowel op de in- als uitgang een parallelresonantiekring.

Gebruikersavatar
elinek
Berichten: 142
Lid geworden op: 11 mei 2013, 14:56
Roepletters: PH4E
Locatie: Wormer
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#3 Bericht door elinek »

Dank voor je antwoord. Echter, op dit examen werd stelling 2 ook als onjuist gerekend en moest het antwoord D zijn. Je hebt mij wel op een spoor gezet, het kristal werkt inductief, tussen de parallel en serie resonatie in, en dan kun je het kristal als spoel zien en zal het m.i. werken. :lol:
https://www.amateurzender.nl (de site met alles wat je al wist)

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2525
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#4 Bericht door PA3DJS »

Ik had al een vermoeden dat zo'n opgaaf tot discussie leidt (anders had hij hier niet gestaan). Doordat zij zeggen "praktisch in parallelresonantie" heb ik voor "stelling waar" gekozen. Had men gezegd "exact parallelresonantie", of gewoon "parallelresonantie", dan had ik voor onwaar gegaan, omdat de gate iets inductief belast moet worden om de juiste totale fasedraaiing te krijgen.

Ik heb zelf ook de nodige opgaven/proefwerken gemaakt, en ik probeer zulk soort vage zaken te voorkomen. Het zal maar net die ene vraag zijn waardoor je het niet haalt, dat is erg lullig. Zelfs ik ging nu de mist in, terwijl ik aardig wat (kristal) oscillatoren ontworpen heb (voor mijn werk).

Gebruikersavatar
PA0FRI
Berichten: 2378
Lid geworden op: 19 nov 2007, 02:48
Roepletters: PA0FRI
Locatie: Etten-Leur
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#5 Bericht door PA0FRI »

Dit is weer zo'n vraag die niet gesteld mag worden omdat er diverse mogelijkheden zijn. Bij voorbeeld:
Als men een kristal in de grondtoon wil laten oscilleren en voorkomen moet worden dat het in een overtoon gebeurt, dient het kristal met met een lage parallel weerstand (b.v. 1kOhm) belast worden. Hoe groot is de weerstand in dit voorbeeld, 100kOhm, 1kOhm? Dat weten wij niet dus zijn er meerdere antwoorden mogelijk. Als het gaat om de grondtoon, dan zal de kring hoogstwaarschijnlijk ook op de grondtoon afgesteld zijn.
http://pa0fri.home.xs4all.nl/ met ongeveer 200 praktische onderwerpen voor radiozendamateurs
De eerste stappen zijn theorie en simulatie, maar in de praktijk blijkt pas of het klopt.

EdwinA
Berichten: 111
Lid geworden op: 05 mei 2014, 10:26

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#6 Bericht door EdwinA »

elinek schreef:Dank voor je antwoord. Echter, op dit examen werd stelling 2 ook als onjuist gerekend en moest het antwoord D zijn. Je hebt mij wel op een spoor gezet, het kristal werkt inductief, tussen de parallel en serie resonatie in, en dan kun je het kristal als spoel zien en zal het m.i. werken. :lol:
Welk antwoord zou je dan kiezen als deze vraag weer gesteld wordt?
PA0FRI schreef:Dit is weer zo'n vraag die niet gesteld mag worden omdat er diverse mogelijkheden zijn. Bij voorbeeld:
Als men een kristal in de grondtoon wil laten oscilleren en voorkomen moet worden dat het in een overtoon gebeurt, dient het kristal met met een lage parallel weerstand (b.v. 1kOhm) belast worden. Hoe groot is de weerstand in dit voorbeeld, 100kOhm, 1kOhm? Dat weten wij niet dus zijn er meerdere antwoorden mogelijk. Als het gaat om de grondtoon, dan zal de kring hoogstwaarschijnlijk ook op de grondtoon afgesteld zijn.
Het antwoord op stelling 1 is toch wel duidelijk? Kristallen hebben overtones op oneven harmonischen, dus stelling 1 is onjuist.
PA3DJS schreef: In de buizentijd stond het oscillatieprincipe bekend als Tuned Plate Tuned Grid oscillator. Dit toegepast op de fet: Tuned Drain Tuned Gate oscillator. Het is een manier van oscilleren die vaak ongewenst optreedt als je een RF versterker bouwt met zowel op de in- als uitgang een parallelresonantiekring.
Met enige moeite kan ik er inderdaad een TDTG = Miller oscillator in herkennen.

Maar de schakeling lijkt ook erg op wat in het F-boek (oude versie) een Pierce kristaloscillator genoemd wordt. Zie de bijlage.
Bijlagen
pierce.jpg

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2525
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#7 Bericht door PA3DJS »

@EdwinA: Het klopt, je komt hem ook als Pierce oscillator tegen. Als je nu een boek pakt (of zoekt op internet) kom je bij "Pierce oscillator" meestal bij de oscillator rond een inverter gate uit, en daar zit het kristal op de plek van de miller capaciteit (gate drain capaciteit). Die werkt anders dan in de examenopgave, omdat i.g.v. de inverting gate pierce oscillator de gate en output (drain) juist capacitief belast moet worden (vandaar de extra C'tjes).

Om verwarring te voorkomen heb ik bewust voor TPTG en TDTG gekozen, waarbij het kristal via bijna parallelresonantie voor de benodigde inductiviteit zorgt. In de laatste alinea van jouw gescande pagina wordt de parallelkring in rooster optie ook genoemd.

Ik vind de vraagstelling in het examen nog steeds verwarrend.

EdwinA
Berichten: 111
Lid geworden op: 05 mei 2014, 10:26

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#8 Bericht door EdwinA »

Ik heb ook nog even het nieuwe F-boek geraadpleegd: hierin is de 2e alinea uit het oude F-boek (zie de bijlage die ik gaf), die begint met 'De werking is als volgt', weggelaten.

Het nieuwe F-boek is van september 2011.
De verwarring oproepende examenvraag is van juli 2011.

Was het antwoord op de examenvraag dan misschien gebaseerd op een uitleg waarvan men teruggekomen is?

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2525
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#9 Bericht door PA3DJS »

@EdwinA: De uitleg in de pagina uit het boek (zie jouw posting) is wel heel erg mager voor een F-opleiding.

Ik heb even een plaatje gemaakt van hoe de oscillator met twee kringen tot oscilleren komt. Wellicht dat het iets helpt m.b.t. waarom de boel kan oscilleren via Cdg (de miller capaciteit). Cdg zit overigens in de FET zelf. Voor VHF en UHF is meestal geen extra externe Cdg nodig.
TDTG oscillator
TDTG oscillator
TDTG_osc.png (6 KiB) 9137 keer bekeken

EdwinA
Berichten: 111
Lid geworden op: 05 mei 2014, 10:26

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#10 Bericht door EdwinA »

Netjes! Inderdaad verhelderend.

Maar hoe kan hetzelfde(?) plaatje uitgelegd worden als een Pierce oscillator?

Ik ga er vanuit dat:

- Miller is gebaseerd op Hartley (2 L's, 1 C)
- Pierce is gebaseerd op Colpitts (2 C's, 1 L)

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2525
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#11 Bericht door PA3DJS »

@EdwinA: Ik moet je het antwoord schuldig blijven met betrekking tot de naamgeving (vandaar dat ik bewust in mijn eerste reply maar weinig namen genoemd heb).

Gebruikersavatar
pa3a
Berichten: 409
Lid geworden op: 14 jan 2014, 09:53
Roepletters: PA3A
Locatie: Barendrecht
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#12 Bericht door pa3a »

Interessant onderwerp die tptg (of tdtg) oscillatoren. En inderdaad dienen de twee frequentie bepalen kringen zich inductief te gedragen.

Het is al bijna 40 jr geleden dat ik daarover de details leerde aan de hand van de buisvariant TPTG. Het fase schema zoals hierboven een paar berichten eerder beschreven is, is volgens mij niet juist in het geval van een tptg/tdtg. In de gegeven tekening wordt uitgegaan dat de fase van de spanning op de drain in tegenfase is met die van de gate, als bestaat er een een LC kring (bestaande uit de twee inductieve kringen als spoel met aftakking en een kleine C drain-gate parallel) vergelijkbaar met een Hartley oscillator. Maar misschien begrijp ik heet verkeerd.

Bij mijn weten is de fase verdraaiing van gatespanning via drain en 2 niet gekoppelde kringen weer terug naar de gate iets ingewikkelder. Ik zal het proberen zo eenvoudig mogelijk neer te zetten en aannemelijk te maken (kwalitatieve kreten met wat getallen om het te illustreren).

Vooraf wil ik nog even zeggen dat LC kringen bij resonantie een praktisch ohms gedrag kunnen hebben, en dat naast die frequentie ingeval van capacitief en inductief gedrag de fase draaiing niet onmiddellijk naar + of - 90graden gaat, maar geleidelijk. We leven immers niet in de ideale wereld.

Gaan we nu in op de tgtd oscillator.
Om te beginnen zijn de kringen op verschillende frequenties afgestemd. Er geldt: f-osc < f-gatekring < f-drainkring. Dus de gatekring is inductief en redelijk dicht bij parallelresonantie voor f-osc. De drainkring is nog iets inductiever (verder weg van resonantie op f-osc).
De fase draaiing verloopt als volgt:
Stel de Ug heeft een fase van 0 (graden). De stroom in de fet Id volgt deze fase, en heeft dus ook fase 0. De drain kring gedraagt zich enigermate inductief en presenteert in de praktijk ook een ohmse component, dus spanning en stroom door de inductieve kring zijn onderling zeg 60 graden verschoven (dus geen 90 graden i.v.m. verliezen in de spoel en de uitgangsweerstand van de fet). Zou de drain wisselspanning in geval van een weerstand in tegenfase zijn (fase -180), in geval van deze een tikje inductieve kring wordt de fase -120. Deze spanning en fase wordt dus aangeboden aan de zeer kleine Cdg.
Deze Cdg heeft een zeer hoge reactantie en zal de stroom in de tak Cdg+gatekring een capacitief karakter geven. De gatekring heeft inductief karakter (zit vlak bij de oscillator frequentie) en ook ohms karakter. De hoge X van Cdg heeft echter de overhand. Met al dit kom je dan bv. op zeg 80 graden fase verschil waarbij de stroom voorloopt (capacitief). De stroom die richting de gatekring loopt krijgt dan fase -40. Gaat deze stroom door een enigszins inductieve kring dan zal deze stroom over de kring een spanning geven die in mijn voorbeeld 40 graden voorloopt en dus weer op fase 0 uitkomen.

Hiermee is de rondgaande fase verklaard. Logisch dat dit soort theoretisch geneuzel niet in het Veron-boek wordt opgenomen en wordt volstaan met de mededeling dat de terugkoppeling via de Cdg verloopt.
Ik sta open voor discussie :-)
73,
Arie Kleingeld PA3A
https://pa3a.nl
Wiskunde, radiocommunicatie, digital signal processing, CW

EdwinA
Berichten: 111
Lid geworden op: 05 mei 2014, 10:26

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#13 Bericht door EdwinA »

elinek schreef:Vraag 24 van juli 2011 ben ik al een paar keer tegengekomen en heel wonderlijk, met verschillende antwoorden in de antwoordenlijst.

Verschillende amateurs gevraagd en de meeste beweren dat het een parallelle resonantie is, stelling 2 zou juist zijn. Maar in examens van latere datum is het antwoord dat beide stellingen onjuist zijn en dat het een serie resonantie is.
Samengevat:
Volgens de informatie op de site van PC5E is het antwoord d (beide stellingen onjuist).
Volgens PA3DJS en PA3A is stelling 2 juist.
elinek schreef:Wie kan dit voor eens en voor altijd ophelderen?
Misschien iemand van de examencommissie? http://www.radio-examen.nl/contactadres/

Gebruikersavatar
pa3a
Berichten: 409
Lid geworden op: 14 jan 2014, 09:53
Roepletters: PA3A
Locatie: Barendrecht
Contacteer:

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#14 Bericht door pa3a »

Haha,

Als je het zo bekijkt...
Het woord 'praktisch' is hier het vervelende. De vraag had nooit zo gesteld mogen worden, want dat woord is op vele manieren te interpreteren. Zelfs de gewaardeerde zendamateur examinatoren laten wel eens een steekje vallen. En om iedereen gerust te stellen, dat doe ik ook wel eens, dus ik vergeef het ze van harte. In het examen van mei 2013 komt vraag ook voor, en het woord 'praktisch' is er uit gehaald. Prima toch?

(Er zijn wel meer betwistbare vraagstukken geweest, die later zijn aangepast of gewoon geschrapt. Een voorbeeld dat ik mij herinner van jaren geleden ging over een parallel kring. Er werd daarbij uitgegaan van de foute veronderstelling dat de frequentie voor maximale impedantie van de kring en die voor ohms gedrag hetzelfde waren. NIET dus.)

Voor dit vraagstuk: zelf had ik gekozen voor beide stellingen fout, met de opmerking: weggooien dat vraagstuk. Maar jongens, mosterd na de maaltijd, het euvel is verholpen. Blijft alleen nog over: hoe werkt die oscillator nou, en daarover heb ik mijn mening al gegeven.
73,
Arie Kleingeld PA3A
https://pa3a.nl
Wiskunde, radiocommunicatie, digital signal processing, CW

EdwinA
Berichten: 111
Lid geworden op: 05 mei 2014, 10:26

Re: kristal osilator in serie of parallel resonantie

#15 Bericht door EdwinA »

OK, met examenvraag van mei 2013 kunnen we het wel eens zijn (niet alleen het woordje 'praktisch' is weggelaten, maar het is nu ook geen serie-resonantie), en dat is ook weer een bevestiging dat het antwoord (zoals te vinden op de site van PC5E) op de examenvraag van juli 2011 onjuist was.

Blijf ik zelf nog zitten met wat volgens het F-boek een Pierce oscillator is maar wat beschreven wordt als een TPTG/Miller oscillator...

Plaats reactie