Уже пару дней гоняю в P-Spice Оркадовском разные схемы кварцевых генераторов, пытаюсь сделать генератор на 5й гармонике 72мгц - мне для SDR нада. Кирпичи на такие частоты редкость, да и с подвохом могут быть в виде RC VCO и PLL - говорилось про это.
Что меня удивляет, то что я могу получить красивый синус и одну палку в спектре, но меняя соседние кварцу номиналы емкостей и индуктивностей, я двигаю выходную частоту, едвали не в разы, а синус такой же красивый, и палка в спектре одна...
Мне доводилось вживую макетировать сабж, давненько уже, но я помню похожие проблемы.
В чем дело? То ли кварцы не заводятся. То ли внешние кварцу индуктивности и емкости естественно взаимодействуют с эквивалентной схемой кристалла, на которой также индуктивности и емкости?
Прошу высказывать соображения.

Что значит, "в разы"? Такого и на основной частоте не бывает. А на пятой гармонике, хорошо, если на килогерц сдвинете. Что-то у вас другое генерит. Нарисуйте схему для определённости.

И еще... почитав http://hem.passagen.se/communication/txo.html ,
наткнулся на
Crystal units may be specified for operation in either a series or parallel resonant condition .
Вообщем не новость, что кварцы резонят в одном из двух режимов, но как понять фразу -
любой кварц можно заставить работать в параллельном или последовательном режимах? Либо выпускаются оптимизированные к тому либо другому. Если так, то как отличать?

CADET
Нарисуйте схему для определённости
http://hem.passagen.se/communication/txo.html
в самом низу, OVERTONE CRYSTAL OSCILLATOR FOR UP TO 200 MHz

Burr Master
Правильная схема. Просто настраивается. Для начала, замените кварц закороткой и настройте на 72 мгц. Затем подключите кварц и немного подстроив триммер получите генерацию. Катушка, параллельная кварцу должна иметь индуктивность такую, чтобы с паразитной ёмкостью кварца получился контур на 72 мгц, примерно. Выходное сопротивление схемы около килоома, так что снимать сигнал лучше с катушки связи, или с емкостного делителя.

любой кварц можно заставить работать в параллельном или последовательном режимах? Либо выпускаются оптимизированные к тому либо другому. Если так, то как отличать?

Отличить нельзя. Действительно, любой кварц можно запустить на последовательном или параллельном резонансе. Но, это разные схемы.

Мне доводилось вживую макетировать сабж, давненько уже, но я помню похожие проблемы.
В чем дело? То ли кварцы не заводятся. То ли внешние кварцу индуктивности и емкости естественно взаимодействуют с эквивалентной схемой кристалла, на которой также индуктивности и емкости?

Это же элементарно - начинается генерация не на кварце а на ваших дросселях и резонансных контурах. Такое и на живых макетах наблюдается иногда.

В схемах генераторов до 100МГц я использую только каскад с ОБ, ПОС - с эмитера через кварц на отвод с резонансного контура, включенного в коллекторную цепь. Выход генератора - другой отвод от контура. Схема легко настраивается на 3, 5, 7 и даже 9 гармонике.
Недостаток схемы - необходимость иметь катушку с 2-мя отводами, что впрочем легко делается если используем бескаркасную катушку из голого провода, распаиваемую на SMD-площадки.

http://hem.passagen.se/communication/txo.html
в самом низу, OVERTONE CRYSTAL OSCILLATOR FOR UP TO 200 MHz

схема на самом деле говно. Слишком большое влияние нагрузки на резонансную частоту + паразитные резонансы не на частоте кварца. Нахрена кварц дроселем шунтирован ? Вот на нем и будет генерить !

Можете посмотреть мою схему, неоднократно испробованную в разных конструкциях :
http://design.radioscanner.ru/devices/csu100sbs_v4.pdf
- там кварцевый генератор для DDS на 5-й странице вместе с буферными усилителями.

CADET
Приборов у меня нет, поэтому для повышения вероятности к часу "Х", пока гоняю Пи Спайсом.
P-Spice у меня определенный авторитет завоевал, еще до покупки его Оркадом, но юзался в основном в цепях с операционниками.
Моделяж схем Пассагена - выше привел, гармониковой схемы LO Тасы DR3X HF SDR RECEIVER-YU1LM.pdf нигде мне не дал четкой работы на 5й гармонике, что меня собственно вынудило "взяться за перо".
Что особенно интересно, кварцы в диапазоне 14,2-14,6мгц не дефицит.. от которых и хочу собссно эту пятую гармонику.
CO2040
Это же элементарно - начинается генерация не на кварце а на ваших дросселях и резонансных контурах. Такое и на живых макетах наблюдается иногда.
Да да, это мы и видим.
Можете посмотреть мою схему, неоднократно испробованную в разных конструкциях :
Разумеется, смотрим

Отличить нельзя. Действительно, любой кварц можно запустить на последовательном или параллельном резонансе.
Второе утверждение верное - действительно, любой кварцевый резонатор можно использовать как на параллельном, так и для последовательном резонансе. А вот первое утверждение мягко говоря "не точно" :-)... Дело в том, что производитель кварцевых резонаторов ВСЕГДА оговаривает схему проверки параметров резонатора! В этой схеме частота резонатора проверяется ОДНОЗНАЧНО либо при параллеотном либо при последовательном резонансе! Не знающие этого, часто удивляются, когда частота генерации немного отличается от написанной на резонаторе. Это может происходить и от того, что резонатор включен не на том резнансе...
Кроме этого есть, так называемые, генераторные и так называемые фильтровые резонаторы, которые отличаются по многим параметрам: наличием паразитных резонансов, стабильностью и т.д.
Есть также резонаторы, предназначенные работать на гармониках (на корпусе написано 27 мгц, а генерит на 9 мгц...). При этом следует иметь в виду, что точность частоты гарантируется на той частоте, которая написана на корпусе (в паспорте), а гармрники и основная частота отличаются не точно в 3,5,7 раз! Например, гармоника = 27 000,00кгц, а основная частота 8 992,00 кгц...
Обычно, для генераторных кварцевых резонаторов используют параллельный резонанс, но на низких частотах - последовательный...
Вообщем, почитайте книжки о кварцевых резонаторах - есть много интересного...
Что касается работы генераторов на гармониках, то следует иметь в виду, что чем выше гармоника, тем вероятнее, что генератор может работать не на частоте кварца, а на собственной, ввиду того, что "активность" кварца уменьшается... И судить о том, генерация происходит на частоте кварца или нет, нужно не по чистоте спектра, а по СТАБИЛЬНОСТИ частоты! Достаточно постоянно следить за ней с помощью частотомера. Если стабильность выше 10-6 то это кварц, если ниже, то это генерация без участия кварца.
Желаю успехов - 73! Вадим.

А на пятой гармонике, хорошо, если на килогерц сдвинете
К сожалению, при всем уважениии к автору данного высказывания, должен не согласиться. Действительно, добиться устойчивой работы генератора на гармониках выше 3-ей не просто... Поэтому иногда складывается впечатление, что "утянуть" кварц на гармониках можно на меньшую величину, чем на основной частоте. На самом деле это не так. (Другой вопрос, как это сделать...). Теоретически, да и практически, как раз наоборот! "утягивание" частоты на гармонике может быть почти в N раз больше, чем на основной частоте (почти так же как при умножении частоты...). Практически, мне удавалось запустить практически любые резонаторы на гармониках до 7-ой! А некоторые до 15-ой! При этом, на 3 и 5 гармониках они прекрасно "утягивались" по крайнем мере в 2-3 раза больше, чем на основной гармонике...
Технология устойчивой работы генератора на гармониках - это отдельный ( и не простой) разговор. Отмечу одну из типичных ошибок, допускаемых при работе с такими схемами. Очень важно, чтобы транзистор имел граничную частоту по крайней мере в 20 раз выше, чем частота генерации! Например, частота кварца 10 мгц, возбуждаем на 5 гармонике (50 мгц), транзистор должен быть с частотой не ниже 1000 мгц! Чем больше, тем лучше... Конечно, можно и с частотй 250мгц использовать, но при этом вам прийдется сильно попотеть и Вы можете несправедливо сделать вывод, что ваш резонатор невозможно запустить на 5 гармонике! :-))).
Желаю успехов, 73!

схема на самом деле говно. Слишком большое влияние нагрузки на резонансную частоту + паразитные резонансы не на частоте кварца. Нахрена кварц дроселем шунтирован ? Вот на нем и будет генерить !

Схема вполне нормальная и отлично работает. Впрочем, если вы не знаете зачем "кварц дроселем шунтирован", то и спорить не буду.

wadim

К сожалению, не к каждому попадающему нам в руки резонатору приклеена бумажка с его параметрами от производителя: "...частота параллельного резонанса с ёмкостью 30 пф", например. А если её нет, то приходится только мерять. Это я и имел в виду. Кстати. гармониковый кварц на те же 27 мгц можно отличить от имеющего 27 первой гармоникой. Гармониковый обозначается 27.0 мгц, а второй 27000 кгц

Что касается "утягивания" частоты кварца работающего на гармонике, то с таким радикальным мнением, как ваше я встречаюсь впервые. :)

wadim
Большое спасибо за ликбез:) если мне попадутся книжки про кварцы, я разумеется почитаю. Пока что мной овладевает все больший скепсис - прежде всего потому, что не имею даже осциллографа. А не имею потому, что был на работе:) а счас и работы нет.
Посему мой главный интерес - не заморачиваться и делать малой кровью, т.е. просто закажу почтой "кирпич" ТХО.
Что касается работы генераторов на гармониках, то следует иметь в виду, что чем выше гармоника, тем вероятнее, что генератор может работать не на частоте кварца, а на собственной, ввиду того, что "активность" кварца уменьшается...
Вот что то в этом духе я и подозревал.. короче, гемора обобраться, вполне возможно..
Например, гармоника = 27 000,00кгц, а основная частота 8 992,00 кгц...
В данном конкретном случае некритично, но - симптоматично.
а по СТАБИЛЬНОСТИ частоты! Достаточно постоянно следить за ней с помощью частотомера. Если стабильность выше 10-6 то это кварц, если ниже, то это генерация без участия кварца.
IQ демодулятор MAX2451, имеет собсный LO, индуктивно-варикапный, при таких делах пошлю ка я подальше гармоники... Попозже простенький синтезатор приделаю..
Желаю успехов - 73! Вадим.
Полностью взаимно!!!
CO2040
Недостаток схемы - необходимость иметь катушку с 2-мя отводами, что впрочем легко делается если используем бескаркасную катушку из голого провода, распаиваемую на SMD-площадки.
Не до конца понял - это спиральная катушка?
Можете посмотреть мою схему, неоднократно испробованную в разных конструкциях :
Схему смотрел. От 5 вольт будет работать?

Схема вполне нормальная и отлично работает. Впрочем, если вы не знаете зачем "кварц дроселем шунтирован", то и спорить не буду.
Я знаю зачем он шунтирован. Но именно в таком варианте с емкостным делителем схема может входить в паразитную генерацию.

Burr Master
Не до конца понял - это спиральная катушка?
Нет, это самая обычная катушка бескаркасная, наматывается на стержне проволокой виток к витку, потом растягивается (шаг между витками 1-1,5мм). Для моих частот 44-64МГц обычно 11 витков, диаметр намотки 5 мм. Отвод от 2-го и седьмого витка сверху.

Технология установки : на плате делается посадочное место под габарит катушки. И 4 площадки : две с концов, две - между ними, расстояние и размер площадок должен быть таков, чтобы они совпали с теми витками от которых нужен отвод. Потом вот намотанная на стержень и растянутая катушка снимается, отрезаются лишние концы, она кладется на эти площадки боком и распаивается.

Схему смотрел. От 5 вольт будет работать?
Схема работает от 5В, но для этого надо изменить номиналы сопротивлений, чтобы на 5В остался тот же режим транзистора по постоянному току. Единственный минус будет в снижении амплитуды колебаний.

Посему мой главный интерес - не заморачиваться и делать малой кровью, т.е. просто закажу почтой "кирпич" ТХО.
Всё же есть смысл. На многие нужные частоты вы TXO просто не найдете. Или это будет программируемый ФАПЧ суррогат. Один раз помучавшись и смакетировав для себя схему будете ей пользоваться всю жизнь.

CO2040
Потерял покой и сон.. бледный.. все из за этих генераторов:)
Выход (исключая 5 гармонику) остался один - ставить LM7001 IQ демодулятор MAX2451, имеет собсный LO, индуктивно-варикапный, при таких делах пошлю ка я подальше гармоники...
=============================
Технология установки : на плате делается посадочное место под габарит катушки. И 4 площадки : две с концов, две - между ними, расстояние и размер площадок должен быть таков, чтобы они совпали с теми витками от которых нужен отвод. Потом вот намотанная на стержень и растянутая катушка снимается, отрезаются лишние концы, она кладется на эти площадки боком и распаивается.
Очень занятная технология... не микрофонит? Причем считать надо тщательно.. с подстройкой туговато наверна. А как насчет спиральных, на плате травленых?
Для моих частот 44-64МГц обычно 11 витков,
А там и 72 недалече. Причем кварец на 44,545 из csu100sbs_v4 тоже поди на третьей гармонике трудится, ему для пятой катушку масштабнуть надобно токмо:)
Наваял прогу на LV... почти. За два дня, предшествующие 5 гармонике. По 8 линиям выдает данные и тактирующие сигналы. Сейчас две линии заняты Селтекой - I2C . Под Селтеку управление разрисовано. Для контроля программный логический анализатор приделан, он красиво так рисует, как бесятся биты при перестройке))) Еще на 6 линий можно вешать что угодно. AD4111, LM7001 (это к примеру, я понимаю разницу между АД и ЛМ7001)))), DDS или сериальные ЦАП вроде DAC7512 . Для АРУ. Этот стенд мне дает дополнительный головняк - все мерещится, как я на него доп. синтез вешаю. Вместо 5й гармоники:)

...Я бы не стал этим заморачиваться, так как это всё хлипко и неконтролируемо. В любой момент такой генратор уйдёт в блуд и будет Вам счастье :(((
Надёжнее и устойчивее сделать стандартный генератор на основную частоту кварца (лучше не гармоникового), а потом элементарное умножение частоты.

alexis
...Я бы не стал этим заморачиваться, так как это всё хлипко и неконтролируемо.
Я пришел к такому же выводу, третья гармоника куда не шло, а на пятой слишком много факторов. Суть умножения, если напомните - ограничение сигнала основной частоты и фильтрация нечетных последующими каскадами?

Надёжнее и устойчивее сделать стандартный генератор на основную частоту кварца (лучше не гармоникового), а потом элементарное умножение частоты.

И при этом получаем умножение фазового шума генератора + добавление шумов самого усилителя и гармоник из ограничителя, который стоит до него.

Ничего сложного и нестабильного в гармониковом генераторе нет, если его сделать тщательно и по науке.

Burr Master, Приведенные схемы являются классическими для работы Кв. резонаторов на последовательном резонансе.Но требуют более тщательной настройки.
На частоте последовательного резонанса сопротивление кварца резко уменьшается - это и используется в этих схемах.
Если у вас схема генератора работает , но частота не стабилизируется кварцем, то необходимо увеличить сопротивление , кот. стоит параллельно кварцу. Суть в том, что при подходе к частоте кварца затухание в контуре образованным индуктивностью и емкостями схемы резко уменьшается (последовательный резонанс кварца) и происходит захват колебаний на частоте кварца.
Эта схема да еще и с контуром в коллекторе у меня импользовалась на частоту 192МГц в конвертере на 1296МГц. Она генерит с кварцами аж на 11 гармонике, не говоря о 3-ей или 5-ой.
Схемы с последовательным резонансом работаю на более крутой ветке характеристики кв.резонатора , по этой причине стабильность частоты не смотря на высокие частоты выше , чем при параллельном резонансе, "перетяжка" по этой причине очень мала и не используется как правило.

CO2040
ats52
Принял к сведению все сказанное.
Похоже царского пути в геометрию нет))). Склоняюсь синтезатор на LM7001 делать, VCO в квадратурный демодулятор встроен. Причина - отсутствие оснащенности. Есть даже мыслишки ADF4111 прикрутить с отдельным VCO. Хапнул я этих ADF4111 по случаю. Схемное решение можно практически тянуть из раздела "Дизайн" - DPL01 )))

И при этом получаем умножение фазового шума генератора + добавление шумов самого усилителя и гармоник из ограничителя, который стоит до него.
Это всё теория. А насколько этот вклад фазового шума реально влияет на качество приёма? Никто не оценивал?

Burr Master, что-то я не понял на счет шумов ADF4111 (-80дБ в лучшем случае? ,Г4-102 шумит меньше) . У вас приемник будет тупой, как валенок:(.
Никогда не имел (сейчас у меня профиль другой; -пора?) дело с синтезаторами - не привелось.
Чем не нравится генератор на кварце?

ats52
что-то я не понял на счет шумов ADF4111 (-80дБ в лучшем случае? ,Г4-102 шумит меньше) . У вас приемник будет тупой, как валенок:(.
Жалко, если так. Я всю жизнь с приводами и контроллерами вожусь, что такое -80дБ - не щупал. Задача генератора - генерить одну единственную частоту - 72мгц. Ее требует квадратурный демодулятор MAX2451. Входной конвертор со грубо говоря центральной выходной частотой 36мгц- тюнер Селтека KSH148. Чтоб выявить оптимальный способ получения этих 72мгц, и затеял сей топик.
В конце концов, если оное радио не будет блистать параметрами - не трагедия. Лиха беда начало.
Чем не нравится генератор на кварце?
Да всем нравиться!!! Просто мне 72мегагерца нада. Вот и спрашиваю, как ее можно сделать. Грубо и зримо.

Burr Master, по простому: генератор генерит частоту 72МГц, но в силу схемотехники он еще выдает шум (раньше это называлось "пьедисталом"), кот окутывает основное колебание, как рубашкой. при использовани такого генератора в качестве гетеродина основное колебание будет делать свое дело (допустим, коммутировать диодный смеситель) , а шумы пьедистала будут ограничивать чувствительность, являясь в первом приближении входным сигналом.
Если у вас есть, к примеру, Г4-116 (оч. характерен), то при подсоединени на вход вашего приемника после какого-то момента вы услышите увеличение шумов, не независимо от того, что ЗГ Г4-116 будет отключен или включен. Вот это и есть шумы генератора-гетеродина, которые не дадут получить высокую чувствительность приемника
Я этим свойством (генератор шума) ГСС иногда пользуюсь при настройке приемников :).
Да всем нравиться!!! Просто мне 72мегагерца нада. Вот и спрашиваю, как ее можно сделать. Грубо и зримо.
В статье о генераторах на кварцах есть метода: закорачиваете кварц - настраиваете генератор на частоту кварца - раскорачиваете кварц = генератор генерит на частоте гармоники кварца ( иногда бывает необходимым подстроить контур по наилучшей стабильности при изменении нагрузки и от себя, еще раз напоминаю, что требуется подбор резистора). Для всего этого достаточно простейшего вольтметра и любого приемника способного принимать любым образом частоту в районе 72МГц ( в вашем случае), ну и голову ко всему этому.
^{двадцать лет назад я тоже КЕМТОРы-КЕМРОНЫ крутил - были такие прнивода}

Burr Master
Я не рублю в этих симуляторах, но они вообще, учитывают, что у кварца есть нечётные последовательные резонансы? Если нет, то и будет как раз ваша картина. Программа посчитает, что вместо кварца включена маленькая ёмкость. И частота будет зависеть только от контура. В этом случае, "поставьте" кварц на 72 мгц и "настраивайте.

ats52
при использовани такого генератора в качестве гетеродина основное колебание будет делать свое дело (допустим, коммутировать диодный смеситель) , а шумы пьедистала будут ограничивать чувствительность,
Кстати в демодуляторе МАХ2451, там триггерного вида LO, упрощенный фрагмент приведен в даташите (моделил - работает!!!) но можно и внешне запускать. Так вот в итоге на смеситель подается импульсный сигнал. Еще деленный надвое по частоте. Т.е. "пьедестал" отсекается (какой то фазовый шум остается, конечно, как я могу предполагать своим радиоламерским умишком)))
Если у вас есть, к примеру, Г4-116 (оч. характерен),
Увы, нет у меня генератора, вообще остался без измерительного инструмента после сокращения - трижды долбаный кризис)))
В статье о генераторах на кварцах есть метода: закорачиваете кварц - настраиваете генератор на частоту кварца - раскорачиваете кварц = генератор генерит на частоте гармоники кварца (
Я этот метод запомнил - и намотал, что лафы не будет))), все нада как чорту вглаз настраивать и на кварц не надеяться
Для всего этого достаточно простейшего вольтметра и любого приемника способного принимать любым образом частоту в районе 72МГц ( в вашем случае), ну и голову ко всему этому.
Голова вроде есть, но иногда вот такие подсказки полезны... Взял Есу.. VX2... ну залазит на 72мегагерца... радио Маяк на них на 10 баллов идет)))))))))) Вот кстати и простейший вольтметр - кубики под шкалой..
двадцать лет назад я тоже КЕМТОРы-КЕМРОНЫ крутил - были такие прнивода
Да, по крайней мере на рубеже веков их еще кое кто ставил, просил у Болгарии, на старую документацию, а там тоже все накрывалось, тазом медным...
CADET
Я не рублю в этих симуляторах, но они вообще, учитывают, что у кварца есть нечётные последовательные резонансы?
А фиг их знает, кварц там катит как подсхема - последовательный контур, параллельно ему паразитная емкость и сопротивление потерь. Вообще нада понимать, что их применимость очень огранична, но низкочастотные цепи с операционниками симулить - милое дело. Весь симуляж - чисто от бедности, чтоб наработать наиболее безошибочный подход на стадии выбора технологии

Значица, "поставьте в схему кварц" на 72 мгц (первая гармоника). И доложите, что получилось.

CADET
Нету такого:) в стандартной поставке идут модели 100кгц, 1мгц и 10мгц, причем два типа - паралельный и последовательный. (Почему то). Поэтому я старался обкатать сам принцип, ставя кварец 10 мегагерц и пытаясь на выходе получить стабильные 50 - но я двигал номиналы и у меня двигалась соответственно выходная частота, было очевидно, что она не на каких гармониках не цепляется. Через недельку у меня будет J-dsl и я нарою моделек у производителей.
Кстати. гармониковый кварц на те же 27 мгц можно отличить от имеющего 27 первой гармоникой. Гармониковый обозначается 27.0 мгц, а второй 27000 кгц
Вот если это так, то инфа чрезвычайно ценная, - лежат в продаже резонаторы на 24мгц, и если это их базовая, то 72мгц будет всего лишь третьей гармоникой.

Вот если это так, то инфа чрезвычайно ценная, - лежат в продаже резонаторы на 24мгц, и если это их базовая, то 72мгц будет всего лишь третьей гармоникой.
Всё дело в том что резонатор на 24 МГц уже гармониковый (скорее всего 3-я) т.е. основная 8 МГц. И как видим придётся его запускать уже не на 3-й, как Вы говорите, а на 9-й...

...И вообще, не люблю я гармониковые кварцы. Стабильность ниже, раскачать сложнее, срыв генерации от малейшего изменения внешних условий и т.д.

Да вот же. Есть готовые осцилляторы и голову ломать не надо:
http://www.quartz1.ru/osc1.htm

Или же кварцевые резонаторы на основную частоту:
http://www.quartz1.ru/R28.htm

alexis
Я вот сейчас игрался с умножением меандра 24мгц на три. Нравится. Умножитель выглядит примерно так: входной сигнал 24мгц HCMOS, резистивно-емкостная цепочка... дальше каскад на BF998, параллельный контур 72мгц между нижним затвором и массой, еще такой же контур в цепи стока.
На выходе практически чистый синус с размахом 0,3В... 72мгц. И я еще оптимизацию не делал.
24мгц HCMOS осциллятор раздобыть гораздо проще.
Да вот же. Есть готовые осцилляторы и голову ломать не надо:
http://www.quartz1.ru/osc1.htm
Ну, я знаю что они есть:) на каком то складе в Москве.
Кстати, не знаете как Эпсоновские SG8002 прошить на нужную частоту? у меня таких "осциляторв" с RC генератором и петлей ФАПЧ навалом. Я кабы знал как зашить (прицепил бы к ЛПТ порту, сваял бы прогу быстренько и прошил), поставил бы такой на первое время. Впрочем нарваться на такие очень легко, о чем не раз уже говорил CO2040