Svenska ElektronikForumet

Hej!

Jag försöker lära mig lite mer om elektronik. Har mest pillat med uC tidigare, men tänkte bredda kunskapen. Just nu kollar jag på oscilatorer.

Det finns en en massa olika sätt att generera en frekvens; 555:a, kristall etc. men jag är inte riktigt klar över de olika metodernas fördelar/nackdelar och för vilka applikationer och frekvenser en viss krets passar.

Är det någon som har en länk till någon genomgång eller boktips som kan ge en översiktlig orientering? Eller har någon lust att skriva lite om det?

Det beror lite på vad du menar med olika sorts oscillatorer, hoppas jag nu uppfattat din fråga rätt:

RC-oscillatorn är billigast och enklast, går att göra variabel inom ett stort område, går att göra för många olika kurvformer (fyrkant, sågtand, trekant, fyrkant, sinus mm). För sinus är oscillator med wien-brygga (som ger 0º fasförskjutning vid önskad frekvens) vanlig, annars om man inte skall ha sinus är det vanligen enklare att låta upp- och urladdningstiden bestämma frekvensen.

LC-oscillator är stabilare än RC-oscillatorn och frekvensen går att variera, men inte lika mycket. Vanlig i radiomottagare.

Kristalloscillatorn är stabilast. Används där man vill ha fast frekvens. Frekvensen går att variera med en trimkondensator, fast som mest i storleksordningen kanske någon procent.
Sedan kan man använda keramisk resonator istället för kristall, lite mindre noggran men billigare. För högre frekvenser kan man använda SAW-filter (vanlig i sändare för billarm).

Sedan finns det många olika kopplingar och varianter, färdiga kretsar mm.

Tack, det var något sådant jag menade.

Så om jag ex. vill bygga en liten 40kHz oscilator till en ultraljudssändare med hyfsat stabil sinus funkar en RC eller LC ungefär lika bra? Och kristall är lite overkill?

Beror på hur stabil frekvensen skall vara och om den skall vara frekvensmoduleringsbar eller annan mer avancerad modulering än av och på med batterispänningen...

det beror också på mottagaren vilka krav på stabil frekvens, då mottager fort tappa känslighet när frekvens i mottagaren och/eller sändaren glider isär gentemot varandra

frekvenselement baserad på R och C tillsammans med använda halvledare har i praktiken stor variation med temperatur - därför vill man ofta ha frekvensbestämmande element med hög Q-värde (som kristall) - men samtidigt gör hög Q-vörde att det blir svårt att använda mer avancerad modulation på oscillatorn.

Ok. Jag hade tänkt mig en sändare på 40kHz och en mottagare på samma frekvens med något slags bandpassfilter för att isolera signalen. Ingen modulering eller annat avancerat.

Då verkar en RC dålig pga dålig frekvensstabilitet?

Men en LC och kristall är ungefär likvärdiga på den här frekvensen och med dessa krav?

om du går ned till 32768 Hz så finns det klockristaller som kan användas - dock gör du oscillator med en 74HCxx-inventerare eller CMOS-inveterare (Pierce-oscillator - principen används i stort sett på alla microkontrollers klockgenerering när man vill ha exaktare än vad (inbyggda) RC-kretsen kan ge) så måste du ha serieresistans uppemot 1 MOhm på utgången innan kristallen - annars överdrivs de väldigt hårt och kan gå sönder.

en av domförsta inläggen jag gjorde här forat handlade just om kristalle med början här lite längre ned på sidan http://elektronikforumet.com/forum/view ... t=kristall

Electrokit har 40kHz kristaller.

http://www.electrokit.com/kristall-40-0 ... x8mm.46710

1/6-dels 4069UB + 2st motstånd + 2st kondensatorer så har du en oscillator.

Tack för tipsen! Byggde och testade (se första två bilderna) - funkar kanon.

Försökte sedan bygga en buffer med en op-amp på utgången från oscillatorn. Det funkade inte alls (se andra två bilderna). Det går ju bara i 40kHz, så en vanlig op-amp (741) borde väl vara ett bra val för buffer? Hög impedans in, låg ut. För att sen koppla till ett förstärkarsteg längre bort.

Någon som har en gissning om varför signalen ser ut som den gör? Om jag kopplar ett motstånd på några hundra ohm som last på op-ampens output så går signalen ner till nästan noll!

Nu är en op-amp väl inte det idealiska för fyrkantvåg. Men 741:an är en gammal krets och har ganska låg slewrate (stigtid), ca 0.3..0.7V/µS enligt datablad: om vi antar att stigtiden på ditt ex är 0.5V/µS och att det är 5V den skall höja/sänka, då tar det 5/0.5=10µS att går från hög till låg eller tvärtom (fast det ser snarare ut som 3V i ditt fall). En annan vanlig (nyare) op-amp är TL071/TL081 och den har 13V/µS och 3MHz bandbredd.
Fast min/max utspänning på en op-amp brukar ligga någon volt eller två från drivspänningen från vardera hållet, så därför blir utspänningen en del lägre än drivspänningen. Vill man ha op-amp som ger utspänning som är lika stor som drivspänningen finns det "rail to rail".
Du kan ju också testa emitterföljare med någon kΩ på emittern (det borde kunna klara oscillator i MHz området). Eller push-pull med 2 transistorer.

Ah, makes senaste. 10us på 25uS (40kHz) fyrkantsvåg funkar ju inte. Tack för förklaringen!

Ska testa dina andra förslag istället.

Snabbare opamp gjode susen för fyrkanksvåg.

Nu skulle jag vilja få till en 40kHz sinusvåg. Försökte bygga en pierce oscillator med kristall enligt denna sida:

http://www.play-hookey.com/oscillators/ ... lator.html

Bifogar bild på kretsen.

Men får ingen oscillation alls. Noll. Använder fortfarande 40kHz kristall och J310 JFET samt 10pF som värde på den justerbara kondensatorn. Annars samma komponentvärden som på bilden.

Någon som vågar gissa vad det är som är fel?

Motståndet på 470ohm är rätt lågt, testat med en spole (induktans) på flera mH ? Säg 10mH?

Själv har jag så här långt aldrig hittat någon pålitlig "oscillatorkoppling" med FET eller vanliga NPN
för just klockkristaller på 32,768 kHz antar att problemet är det samma för 40kHz.
Brukar använda t.ex. 4069 eller 4049 med ett LC-lågpassfilter istället om jag vill ha sinus.

Då ger jag upp med de försöken och kör på LP-filter som du tipsade om.

Här är lite resultat från mitt oscillatorbygge. Blir hyfsad sinus om jag kopplar input till filtret från första invertern. Om jag kör output från oscillatorn genom en inverter till för att få en riktig fyrkantsvåg blir det mer kondensatoruppladdning/urladdning än sinus. Finns det något enkelt sätt att få en snyggare sinus?

Gjorde två 45kHz lågpassfilter med simuleringsresultat i pdf:en nedan.
VARNING! innehåller spolar
Första filtret är de framräknade värdena, det andra filtret är med standardvärden.
Insignalen matas in på nod 4 och jord i schemat (R1 och signalkällan V2 används endast till simuleringen)
Belastningen R3 ska vara med, räcker med en spänningsföljare med en OP på utgången.

Matas fyrkantsvåg in i filtret så bör det bli fin sinus på utgången (över R3).
Dämpningen vid tredje övertonen ( 3x 40kHz = 120kHz ) är rätt stor.

Oj! Tackar! Jag måste verkligen lära mig SPICE någon dag...

Tyvärr har jag inga sådana spolar hemma, bara ett gäng drosslar i 0.1-1000 uH-stoleksordning :/