Progettazione dell'oscillatore

Question

Sto cercando un buon tutorial sul design dell'oscillatore (elettronicamente) per il trasmettitore. I problemi con i tutorial attuali sono quasi tutti forniti solo di schemi, alcuni spiegano come funziona. Ma nessuno mostra come determinare il transistor (selezionare beta o intervallo di frequenza), determinare i valori del resistore (tensione di polarizzazione e tensione di modulazione di uscita) o valori del condensatore, ecc. È così difficile sperimentare e imparare da solo sul trasmettitore.

Per non parlare dell'amplificatore dello stadio successivo, di come il suono viene aggiunto al segnale e di come funziona il filtro (ho sentito x'tall filter, dovremmo selezionare x'talls con la frequenza più vicina possibile. Ma perché, non lo so. Non c'è bisogno di rispondere a questo.). Fondamentalmente, non pratico, quindi non può imparare in profondità.

Answer 1

Vorrei applaudire il tuo interesse non solo per i trasmettitori fatti in casa ma anche per una teoria! Ho iniziato a costruire i miei ricevitori e trasmettitori non molto tempo fa e capisco perfettamente quanto possa essere frustrante all'inizio.

Tuttavia questo è un argomento ampio e complicato. Se consideriamo solo gli oscillatori per i trasmettitori, ci sono oscillatori LC - Clapp, Colpits, Hartley e molti altri, oscillatori a cristallo, vari tipi di VFO, anche PLL, DDS, lo chiami. Le persone non scrivono un singolo tutorial ma libri su questo argomento.

OK, posso darti un semplice schema VXO che ho usato in un trasmettitore CW non molto tempo fa:

Questo è un cosiddetto Super VXO. Q2 è un buffer, Q1 e tutta la parte sinistra è un oscillatore. Come funziona? OK fondamentalmente è un oscillatore a cristallo Clapp, ma un cristallo è de-Q'ed con un secondo cristallo e anche L1 e VC1. Ciò che fa sorgere una domanda come "cos'è Q", "a cosa mi serve un buffer", "a cosa servono R5 e C3", anche sulla stabilità dell'oscillatore, l'amplificazione (l'uscita è solo 4 dBm, ora cos'è dBm e ne ho bisogno ...), il filtro, la codifica e il criterio di Barkhausen . Se sei interessato a questo particolare schema, ecco un tutorial . È in russo, ma Google Translate dovrebbe aiutare.

Tuttavia l'obiettivo era quello di mostrare come un semplice schema elettrico crei sempre più domande, che creano ancora più domande, ed è per questo che è impossibile scrivere solo un semplice tutorial sugli oscillatori.

Qui ci sono diversi libri che mi hanno aiutato molto:

1. Manuale ARRL . Consideralo un punto di partenza con un elenco dei tuoi progetti futuri e riferimenti a ulteriori letture.
2. Esperimenti radiofonici pratici , vol 1, 2 e 3. Idem. Vale soprattutto la pena leggere il Vol 1.
3. Elettronica pratica per inventori, 4a edizione . Buona fonte di informazioni su vari argomenti, non esclusi oscillatori e filtri. Soprattutto filtri.
4. Test delle prestazioni dei ricetrasmettitori radioamatori . Questo spiega in dettaglio cosa sono IMD, MDS, ecc. E come misurarli. Avrai bisogno di questo.
5. Solid State Design per i radioamatori . Non è nuovo, intorno al 1977. Ma spiega bene molte cose, specialmente i mixer. La cosa buona dell'SSD è che è disponibile gratuitamente .
6. Metodi sperimentali nella progettazione RF . Il libro più recente degli autori di SSD. È fantastico ma non consiglierei di iniziare da lì. È necessario un contesto per una migliore comprensione.

Il mio consiglio sarebbe di leggere almeno (1), (5) e (6), ma meglio - tutti. Inizia con progetti semplici. Costruisci un attenuatore o un carico fittizio da 50 Ohm. Misurali. Avrai bisogno di entrambi per testare il tuo trasmettitore. Quindi costruisci un semplice oscillatore LC. Misuralo. È stabile? Perchè no? Costruisci un oscillatore a cristallo. È meglio? È possibile regolare la frequenza? Quanto è pulito un segnale di uscita? È possibile pulirlo? Costruisci un filtro. Va bene? Ha aiutato?

In altre parole, procedete un piccolo passo dopo l'altro. E presto sarai in onda con il tuo primo rig QRP. 73s de R2AUK

Answer 2

Trovo che questi tutorial di elettronica sugli oscillatori siano molto istruttivi. LTSpice , il simulatore elettronico gratuito di Analog Devices, include circuiti di esempio per oscillatori Clapp, Colpitts e Hartley. Perturbare i valori degli elementi dei circuiti di esempio può aiutarti a sviluppare una comprensione più completa di come ciascuno di essi influenzi i parametri di prestazione degli oscillatori.

Answer 3

La buona notizia è che devi sapere che gli ingegneri devono imparare a leggere e scrivere le specifiche prima di poter imparare a progettare. Quindi non provarci nemmeno. Devi iniziare con buone specifiche !!! (molti valori misurabili)

Che cosa fa? [ppm, ppm / 'C, Rs, parallel, series or harmonic (overtone) etc? tolleranza? / stabilità? / invecchiamento? seno o quadrato?

Una volta che sai cosa è richiesto, le tue opzioni sono "crea o compra" su ogni piccolo circuito. Discreto, IC, modulo o prodotto finale? Cosa rende le radio cattive o migliori?

Fortunatamente, gli XO ora sono economici, quindi non devi imparare le informazioni di un libro. Basta acquistare un oscillatore di cristallo già pronto per non molto di più del cristallo. Ma quali specifiche?

X = Crystal o Xtal (x sembra un incrocio)
XO = Crystal Oscillator
VCXO = Voltaggio controllato XO
TCXO = Temp. XO compensato (spesso -40 ~ + 70 ° C o da 0 a 70 ° C) classificato in base alla tolleranza in ppm, parti per milione (errore) a camera, 25 ° C e stabilità = oltre Vcc e temp. gamma.
VCTCXO Volt. TCXO controllato (questi possono essere annullati)
OCXO (cristallo tagliato SC forno ~ 1000 volte più stabile e 200 volte più costoso per una precisione di tipo 1e-11. Gli altri sopra sono tutti AT taglio X. Ovviamente, gli OCXO tagliati fai da te sono economici se tu know-how, ma questo richiede un design termico a 2 stadi e un riscaldatore a 2 stadi al 3 ° ordine minimo
DTXO XO sintonizzato digitalmente con PLL e si programma in serie la stringa nella sua memoria non volatile, quindi un xtal può eseguire molte frequenze.

Probabilmente ho lasciato fuori alcuni acronimi, ma lo capirai.

Digikey ha tutto questo.

Cos'è un cristallo

Quali sono gli attributi comuni che devono essere compresi?
https://www.changpuak.ch/electronics/Quartz_Crystal_Filter_Designer_1.php

Q per un X è ~> 10k mentre
Q per un risonatore LC basato sul rapporto di impedenza con R potrebbe essere 100 per essere ragionevolmente stabile.

Ricordo di essere uno studente universitario e di aver letto il manuale ARRL con occhi vitrei come se stessi leggendo un libro sull'economia vettoriale e poi 30 anni dopo chiedevo a uno studente laureato di Philly quando ero a San Diego, "cos'è un cristallo?" e lui non ammetteva idea. Tuttavia, dopo la laurea in EE, avevo la teoria necessaria e le abilità da autodidatta per capire come leggere schede tecniche e schemi e ho progettato diversi filtri Xtal VLF a 2 stadi per un Doppler Rx facilmente nel mio primo lavoro.

Quali sono le specifiche del filtro?

Di nuovo la stessa cosa, non pensare al design finché non trovi le tue specifiche.

Qual è la migliore specifica del filtro ed è possibile imparare come fare in breve tempo? Per ogni stadio, RF, IF, Antenna, PS, quanti stadi, quale ritardo di gruppo, BW, Q stop band?

https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=crystal+filter+design+calculator

Devi leggere

https://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_oscillator

Addendum

Come capire i filtri in modo semplice. Design istantaneo con tutte le variabili sui cursori. Scegli circuiti> filtri passivi più grandi> scegli ordine 7 °> aumenta spettro,> scegli frequenza centrale, BW Chebychev, Ripple dB, aggiungi risposta di fase, grafici Pole Zero e modifica qualsiasi specifica, ad es. 2,4 GHz BW 30 MHz 5 ° ordine o 12 ° ordine .. (casuale)