Compreendendo os circuitos do oscilador de cristal

As configurações básicas dos circuitos do oscilador de cristal de estado sólido são mais desenvolvidas hoje em dia, quase todos os circuitos são modificações de sistemas de tubo de vácuo amplamente reconhecidos, como o oscilador Pierce, Hartley, Clapp e Butler, e trabalham com dispositivos bipolares e FET.

Embora todos esses circuitos cumpram fundamentalmente o objetivo pretendido, há muitos aplicativos que exigem algo completamente diferente ou onde a funcionalidade requer descrição precisa.

Listada abaixo está uma variedade de circuitos, para uma variedade de aplicações da faixa LF a VHF, que normalmente não são vistas em livros ou uso amador existentes.

As técnicas básicas de circuito de oscilador de cristal de estado sólido já estão bem estabelecidas, a maioria dos circuitos são adaptações da conhecida tecnologia de tubo de vácuo, como Pierce, Hartley, Clapp e Butler, e usam dispositivos bipolares e FET .

Embora esses circuitos atendam basicamente ao objetivo a que se destinam, existem muitas aplicações que exigem algo diferente ou onde o desempenho deve ser caracterizado de maneira confiável.


Apresentamos aqui uma variedade de circuitos, para uma variedade de aplicações da faixa LF à VHF, que não são comumente encontradas na literatura ou no uso atual de amadores.

MODOS DE OPERAÇÃO

Um ponto que raramente é valorizado, ou simplesmente ignorado, é o fato de que os cristais de quartzo podem oscilar em um modo ressonante paralelo e em um modo ressonante em série. As duas frequências são divididas com uma diferença menor, geralmente de 2 a 15 kHz na faixa de frequência.

A frequência ressonante da série é mais baixa em comparação com o paralelo.

Um cristal específico projetado para uso em modo paralelo pode ser aplicado adequadamente em um circuito ressonante em série se um capacitor de magnitude equivalente à sua capacidade de carga exata (normalmente 20,30, 50 ou 100 pF) estiver conectado em série ao cristal .

Infelizmente, não é possível reverter a tarefa do cristal ressonante da série em circuitos de modo paralelo. O cristal do modo serial provavelmente irá oscilar além da frequência calibrada na sua situação e pode não ser possível carregá-lo capacitivamente o suficiente.

circuito de mordomo periódico

Os cristais de overtone são executados no modo serial, geralmente no terceiro, quinto ou sétimo overtone, e o fabricante geralmente calibra o cristal na frequência de overtone.

A execução de um cristal no modo paralelo e a multiplicação da frequência 3 ou 5 vezes gera um resultado completamente novo, operando com precisão o mesmo cristal no modo de série em seu terceiro ou quinto som harmônico.


Ao comprar cristais harmônicos, fique longe do dilema e identifique a frequência desejada, em vez da aparente frequência fundamental.

Cristais fundamentais dentro da faixa de 500 kHz a 20 MHz são geralmente construídos para operação em modo paralelo, no entanto, operação em modo serial pode ser solicitada.

Para cristais de baixa frequência até 1 MHz, qualquer modo pode ser escolhido. Os cristais de harmônicos normalmente cobrem a faixa de 15 MHz a 150 MHz.

GAMA LARGA OU OSCILADORES APERIÓDICOS

Os osciladores que nunca usam circuitos sintonizados costumam ser muito úteis, como “testadores de vidro” ou por qualquer outro motivo. Especialmente para cristais LF, os circuitos sintonizados podem ser bem grandes.

Por outro lado, eles geralmente não estão sem suas próprias armadilhas. Alguns cristais são suscetíveis à oscilação de formas indesejáveis, especialmente cristais de corte DT e CT destinados a osciladores de quartzo LF.

É realmente uma boa idéia garantir que a saída esteja na frequência adequada e que a “instabilidade do modo” não seja vista. Minimizar o feedback em frequências mais altas geralmente resolve isso.

Em casos especiais, a teoria acima pode ser esquecida e um oscilador com um circuito sintonizado é aplicado como alternativa (os osciladores de cristal LF são revistos posteriormente).

Circuitos de cristal

O primeiro circuito abaixo é um oscilador acoplado ao emissor, uma variação do circuito de Butler. A saída do circuito na Fig. 1 é basicamente uma onda senoidal; Diminuir a resistência do emissor Q2 aumenta a saída harmônica.

Como resultado, um cristal de 100 kHz gera excelentes harmônicos através de 30 MHz. É um circuito em modo serial.

Uma variedade de transistores pode ser usada. Para cristais acima de 3 MHz, são recomendados transistores com um produto de largura de banda de alto ganho. Para cristais na variedade de 50 a 500 kHz, são preferidos os transistores com alto ganho de LF, como 2N3565.

Além disso, para os cristais dentro dessa seleção, a dissipação permitida é normalmente menor que 100 microwatts e a restrição de amplitude pode ser essencial.

É sugerida uma tensão de alimentação reduzida, em sintonia com uma partida eficiente. Alterar o circuito incluindo diodos, como mostrado na Fig. 3, é uma técnica mais benéfica e a eficiência de partida é aprimorada.


O circuito irá oscilar a uma velocidade de até 10 MHz usando transistores e valores de resistência de emissor adequados. Em geral, é recomendado um seguidor de emissor ou buffer de seguidor de fonte.

Comentários idênticos aos anteriores são conectados à Fig. 2. Um buffer seguidor de emissor é incorporado neste circuito.

Os dois circuitos são um tanto sensíveis à frequência e variações nas especificações de tensão e carga de energia. Recomenda-se uma carga de 1k ou mais.

circuito em modo serial do oscilador acoplado ao emissor

 

O TTL lC pode ser combinado com os circuitos do oscilador de cristal, embora muitos circuitos publicados tenham uma eficiência de partida terrível ou experimentem uma repetibilidade devido aos vastos parâmetros nos lC's.

O autor experimentou o circuito da Fig. 4. na faixa de 1 MHz a 18 MHz e será incentivado. Este é um oscilador de modo serial e complementa os cristais de corte AT.

Oscilador de cristal TTL

A saída é de cerca de 3V pico a pico, onda quadrada até aproximadamente 5 MHz acima do qual isso se torna mais semelhante aos pulsos de meio seno. A eficiência inicial é excelente, o que parece ser principalmente um fator crítico nos osciladores TTL.

OSCILADORES DE CRISTAL DE BAIXA FREQUÊNCIA

Os cristais na faixa de 50 a 500 kHz requerem fatores distintos não vistos nos cristais de HF de corte AT ou BT mais prevalentes.

A resistência em série semelhante é muito maior e sua dissipação permitida é restrita a menos de 100 microwatts, idealmente 50 microwatts ou menos.

O circuito na Fig. 5 é um oscilador de modo serial. Oferece o benefício de não precisar de um circuito sintonizado e possui uma opção de saída de onda senoidal ou quadrada. Para cristais dentro do espectro de 50-150 kHz, os transistores 2N3565 são recomendados, apesar do BC107 ser considerado razoável pelo editor.

A variedade pode ser adequada para cristais na faixa de 150 kHz a 500 kHz. Se você acredita que o cristal inclui uma grande resistência em série equivalente, você pode aumentar o valor de R1 para 270 ohms e R2 para 3,3 k.

Circuito oscilador em modo serial de baixa frequência

Para operações de onda quadrada, C1 é 1 uF (ou talvez uma magnitude para o lado, ou maior que ele). Para saída de onda senoidal, C1 não está no circuito.

O controle de amplitude é desnecessário. A saída de onda senoidal é de cerca de 1V rms, saída quadrada de renúncia em torno de 4V pico a pico.

O circuito na Fig. 6 é realmente um tipo revisado do oscilador Colpitts, com a inclusão da resistência Rf para regular o feedback. Os capacitores C1 e C2 devem ser minimizados por meio de quantidades calculadas à medida que a frequência aumenta.

A 500 kHz, os valores para C1 e C2 devem ser aproximadamente 100 pF e 1500 pF correspondentes. O circuito, como testado, oferece uma saída de onda senoidal usando o segundo harmônico em torno de 40 dB menor (ou superior).

Isso geralmente é minimizado através de ajustes conscientes de Rf e C1. Lembre-se de que, na quantidade reduzida, o feedback é essencial para conseguir isso, leva cerca de 20 segundos para o oscilador atingir a saída total.

A saída é de cerca de 2 a 3 volts pico a pico. Quando você precisar de uma saída com carga harmônica, a fácil inclusão de um capacitor de 0,1 uF na resistência do emissor fará exatamente isso. A saída aumenta subsequentemente para cerca de 5 V pico a pico.

A tensão da fonte de alimentação pode ser reduzida nesses casos para reduzir a dissipação do cristal. Outros transistores podem ser usados, embora possa ser necessário modificar o viés e o feedback. Para cristais de curmudgeon projetados para oscilar de maneira diferente do que você deseja, o circuito na Fig. 7 sugere fortemente

Circuito oscilador de cristal sintonizado de 100 kHz

O feedback é controlado por um toque ao longo da carga do coletor Q1. O confinamento em amplitude é importante para manter a dissipação de cristais dentro dos limites. Para cristais de 50 kHz, a bobina deve ser 2 mH e seu capacitor ressonante 0,01 uF. A saída é de aproximadamente 0,5 V rms, essencialmente uma onda senoidal.

É altamente recomendável usar um seguidor de emissor ou buffer de seguidor de fonte.

Caso um cristal seja usado em modo paralelo, o capacitor de 1000 pF indicado em série com o cristal deve ser alterado para a capacitância de carga selecionada do cristal (normalmente 30, 50 a 100 pF para esse tipo de cristal).

CIRCUITOS OSCILADORES DE VIDRO HF

Os projetos de estado sólido para os cristais de corte HF AT bem conhecidos tendem a ser uma legião. Mas, os resultados não são necessariamente o que você pode esperar ter. A maioria dos cristais essenciais de até 20 MHZ são geralmente escolhidos para operação em modo paralelo.

No entanto, esses tipos de cristais podem ser usados ​​em osciladores de modo serial, colocando a capacidade de carga desejada em série com o cristal, conforme indicado acima. Os dois tipos de circuito são discutidos abaixo.

A Fig. 8 (a) apresenta um bom oscilador para uma faixa de 3 a 10 MHz que não requer um circuito sintonizado. É, é claro, o mesmo circuito da Fig. 6. O circuito funciona extremamente bem até 1 MHz quando C1 e C2 estão acima de 470 pF e 820 pF, respectivamente. Pode ser usado em 15 MHz no caso de C1 e C2 serem reduzidos a 120 pF e 330 pF. respectivamente.

circuito do oscilador paralelo

Este circuito é recomendado para fins não críticos, onde é desejada uma grande saída harmônica ou não é uma opção. A inclusão de um circuito sintonizado como em 8b minimiza significativamente a saída harmônica.

Geralmente, é recomendado um circuito sintonizado com um Q substancial. Em um oscilador de 6 MHz, alcançamos os seguintes resultados. Com uma bobina de 50 Q, o segundo harmônico foi de 35 dB no fundo.

Tendo um Q de 160, tinha sido -50 dB! A resistência ao Rf pode ser modificada (aumentada um pouco) para melhorar isso. A saída é aumentada ainda mais usando uma bobina Q alta.

Como observado acima, com feedback reduzido, são necessárias várias dezenas de segundos para obter 100% de saída da energia, mas a estabilidade da frequência é fantástica.

A operação em diferentes frequências pode ser alcançada ajustando os capacitores e a bobina de forma eficaz.

Este circuito (Fig. 8) também pode ser alterado para um VXO extremamente útil. Uma pequena indutância é definida em série com o cristal e um dos capacitores dentro do circuito de realimentação é usado como um tipo variável.

Um capacitor comum de sintonia do transmissor 10-415 pF de duas bandas fará o trabalho perfeitamente. Cada quadrilha está conectada em paralelo.

Oscilador de frequência variável VXO

A faixa de sintonia é determinada pelo cristal, a indutância L1 e a frequência. Geralmente, uma faixa mais alta pode ser acessada usando cristais de frequência mais alta. A estabilidade é extremamente boa, aproximando-se da do vidro.

UM MULTIPLICADOR DE OSCILADOR VHF

O circuito na Figura 10 é uma versão modificada do oscilador de sobretons (inversão de impedância). Normalmente, aplicando o circuito do inversor de impedância, o coletor é sintonizado ou aterrado para RF.

O coletor pode ser sintonizado duas ou três vezes a frequência do cristal para minimizar a saída da frequência do cristal, é proposto um circuito sintonizado 2x.

Você NUNCA DEVE sintonizar o coletor na frequência do cristal, caso contrário, o circuito poderá oscilar a uma frequência que pode estar fora do controle do cristal. Você deve manter o cabo coletor muito pequeno e um a um o máximo possível.

Os resultados finais com este tipo de circuito foram excelentes. Quase todas as saídas, além da saída desejada, estavam em -60 dB ou mais.

A produção de ruído atinge pelo menos 70 dB abaixo da saída desejada. Isso cria um excelente oscilador de conversão para conversores VHF / UHF.

É possível obter virtualmente 2 V RF no terminal L3 ativo (30 MHz original do autor). Um suprimento regulado pela Zener é recomendado.

Conforme observado no diagrama, vários valores de circuito são essenciais para vários transistores. Desvios em uma estrutura específica também podem exigir modificações. L1 pode ser usado para mover o cristal em frequência. Pequenas alterações de frequência (aproximadamente 1 ppm) ocorrem ao ajustar L2 e L3, bem como ao usar variações de carga. Dito isto, em testes reais, essas coisas podem ser desprezíveis.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

Se tiver algum erro coloque nos comentários

Mas se gostou compartilhe!!!



Veja mais

Axtudo
Axtudohttps://www.axtudo.com/
“Solidários, seremos união. Separados uns dos outros seremos pontos de vista. Juntos, alcançaremos a realização de nossos propósitos.” (Bezerra de Menezes)

Comentários

DEIXE UMA RESPOSTA

Por favor digite seu comentário!
Por favor, digite seu nome aqui

Captcha *Limite de tempo excedido. Por favor, complete o captcha mais uma vez.

Compartilhe


Últimos Posts

BOLO SIMPLES DE TRIGO I Receitas de Pai

Vídeo - BOLO DE TRIGO SUPER SIMPLES E FÁCIL I FOFINHO E DELICIOSO I BOLO DE TRIGO Ingredientes: 3 xícaras de farinha de trigo 2 xícaras de...

BOLO VULCÃO COM COBERTURA DOIS AMORES

Vídeo - Este Bolo Vulcão é maravilhoso! Um bolo de chocolate fofinho e a cobertura de dois amores super linda e deliciosa! Espero que...

8 GADGETS PARA SUA COZINHA QUE FAZEM QUE COZINHAR...

Vídeo - Para questões relacionadas a direitos autorais, entre em contato conosco: [email protected] BRAIN TIME ► link➤https:goo.gl/1F9h4w 1. Cakewalk3d link➤https:youtu.be/efdKAEQ9vxA link➤https:www.youtube.com/channel/UCCbfGHsun3RTG89QDi4uOZg 2. EatFigo link➤https:youtu.be/b_1dxBaOIwE link➤https:www.youtube.com/channel/UC9g7mgqKX8jpNeCBzjR7eCA 3. iFlow link➤https:youtu.be/Cf__NvqbQIY link➤https:www.youtube.com/channel/UCVRpSghWljtCb4DkD5JWJxQ 4. Egg Shaper & Eggbears (Preview) link➤https:www.amazon.co.uk/Barbuzzo-Shaped-Shaper-Fryer-Black/dp/B017W5SACU link➤https:www.awesomeinventions.com/shop/gun-egg-fryer/ ...

Você nunca mais vai esquecer esse trio!

Vídeo - Bolo salgado com espirais de salsicha e purê de batata. Repolho roxo, salsicha alemã e purê de batata: o trio perfeito no...

10 MELHORES GATILHOS MENTAIS PARA VENDER TODO DIA e...

Gatilhos mentais são altamente poderosos para que você realize vendas na Internet. E hoje você vai descobrir os 10 principais gatilhos mentais para você...