Hallo, in letzter Zeit habe ich mich mal ein bißchen mit Eagle vertraut gemacht und für einen abstimmbaren Colpitts-Oszillator, der in der Simulation mit LTSpice bereits ganz gut funktioniert (503 - 993 MHz) ein Layout entworfen (mein erstes). Ich habe natürlich auch versucht Informationen zum HF-gerechten Layout zu sammeln und ein paar Infos aus dem Internet versucht zu verwerten, aber das, was mir wohl am besten geholfen hätte, nämlich eine Art "kommentiertes HF-Layout Bilderbuch" habe ich nicht gefunden. Wie auch immer: Ich präsentiere hier mal den Schaltplan und das Layout, so wie es momentan ist. Über Kommentare und Verbesserungsvorschläge (auch Buchempfehlungen oder Links) würde ich mich sehr freuen - ich habe übrigens bewußt nicht bei "Platinen" gepostet, weil es sich ja um eine HF-Schaltung handelt. Meine eigene Meinung zum Layout ist, daß es vermutlich viele Fehler hat, aber ich keinen wirklichen mehr finden kann (so merkwürdig das klingt). "Issues" die ich noch sehe: 1) Die rote Massefläche von C10 unten links bis C9 unten rechts könnte noch mit Vias mit der blauen Massegroundplane verbunden werden. 1a) Die "Stichleitung" von C4 zu dieser Massefläche könnte auch noch als Kupferpolygon ausgeführt werden. 2) Die Kondensatoren C7 und C11, die ich aus Symmetriegründen eingefügt habe, um HF-mäßig die Basis von T1 nicht nur mit Masse sondern auch mit +5V zu verbinden: Sind die nötig/gut/schädlich? (in den üblichen Lehrbüchern gibt es sie nicht, in der Simulation waren sie aber unschädlich) 3) Lötbarkeit: viele Pads haben Anbindungen an breite Kupferflächen, kann man das noch gut löten? Auch mit Reflow? 4) Über die Lage der SMA-Verbinder könnte man noch diskutieren, anstatt das Signal V_OSZ_SIG direkt vom Kollektor von T1 abzuleiten, soll es in einer nächsten, erweiterten Version noch verstärkt werden. Das Layout ist übrigens teilweise Autorouter, DRC lief fehlerfrei durch (wird dabei eigentlich auch getestet, ob die Verbindungen im Layout denen im Schaltplan 1-1 entsprechen, also keine fehlen + keine Kurzschlüsse?). Viele Grüße Jürgen
Angehängte Dateien:
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colpitts-500-layout-1.PNG
20 KB -
colpitts-500-schem-1.PNG
12 KB
Hi Jürgen, ob Du C7/C11/C2/C6 überhaupt benötigst , bezweifele ich .. Auch die Abstimmspannung über L2 würde ich nicht über das ganze Board führen. Baue das doch mal auf einem Stück Platine auf auf, die eine durchgängige Massefläche hat und schaue Dir mal an was da rauskommt. Gruß Ingo
Ja, aufbauen.. wenn das mal so einfach wäre. Es hat wohl schon seine Gründe, warum meine Ausflüge in die Elektronik immer bei LTSpice und Maple starten und dann damit enden, daß ein Steckbrett eben nicht HF-gerecht ist (und für SMD ungeeignet). Gestern habe ich im Internet auf einer total obskuren Seite gesehen, wie jemand einen 1GHz Oszillator auf eine Weise aufbaut, die Du wohl im Sinn hast: Da wurde auf einen kleinen Handwerkzeugmotor a la Proxxon oder Dremel vorne so eine Art Mini-Flex aufgespannt und dann die (kleine) Platine sauber in Felder aufgeteilt. Anschließend dann die Bauteile aufgelötet - nichts könnte einfacher ... aussehen. Aber wenn man dann an die Größe (guter Witz: "Größe") dieser SMD-Bauteile denkt... Aber irgendwie wäre es natürlich mal einen Versuch wert. Vermutlich bräuchte ich dann aber so etwas: http://www.youtube.com/watch?v=m5rn_Q84z1w
Der Schwingkreis, C8, C9 und vor allem C10 sollten räumlich eng angeordnet werden. An der Basis reich ein C mit 100pF. Statt C10 könnte man 2-3 verschiedene Cs vorsehen, es sollte aber auch mit einem funktionieren. L1 kann als Leiterbahn mit ca. 2 cm Länge evtl. in Form eines U oder L ausgebildet werden. Dann ist der Weg für die Kapazitätsdiode nicht so weit. Die parasitären Induktivitäten der Kapazitätsdioden inclusive Anschlußleitungen zählen mit zum Schwingkreis.
Jürgen B. schrieb: > Ja, aufbauen.. wenn das mal so einfach wäre. Einfach ein Stück Platinenmaterial als Massefläche (braucht natürlich einen Lötkolben mit genügend Wäremleistung). Nichts fräsen, sondern alles, was nicht GND ist, "hängt in der Luft". Wir hatten früher keine Steckbretter, wir haben die bedrahteten Bauteile einfach dreidimensional im Raum zusammengelötet. Klar ist das mechanisch nur sehr begrenzt stabil, aber als Versuchsschaltung genügt es allemal. Übrigens solltest du unbedingt noch eine Pufferstufe spendieren, sonst wirst du mit dem Gerät nicht glücklich werden.
B e r n d W. schrieb: > Der Schwingkreis, C8, C9 und vor allem C10 sollten räumlich eng > angeordnet werden. An der Basis reich ein C mit 100pF. Statt C10 könnte > man 2-3 verschiedene Cs vorsehen, es sollte aber auch mit einem > funktionieren. C8 und C9 sind doch eigentlich schon ziemlich dicht beisammen. (Die Platine ist vergrößert dargestellt, die Abmessungen sind original, gesamte Platine: 66mm x 50mm). Aber ich werde mal versuchen C8 nach oben zu rücken und C9 dann zwischen R4 und C8 einzubauen. Deinen Rat mit C10 würde ich natürlich gerne umsetzen, weiß aber nicht wie. Problem ist ja, daß zwischen +5V (oben) und Masse (unten) auf der linken Seite die von der Basis von T1 wegführende Leitung liegt und rechts die vom Kollektor wegführende. Man könnte natürlich die Basiszuleitung nicht mehr als Kupferpolygon sondern als normale Leitung ausführen und dann mit C10 "darüberspringen". Oder gibt es eine bessere Lösung? Meine Idee war halt so: "Ok, wir brauchen nahe am Transistor T1 eine gute kapazitive Verbindung von +5V nach GND. Da wir mit der Basiszuleitung nach T1 leben müssen nehmen wir einfach Kondenstoren von +5V nach Basiszuleitung (C7, C11) und dann noch welche von Basiszuleitung nach GND (C1, C2, C6). Und das alles nahe an T1". So in etwa meine Überlegung beim Layout. > L1 kann als Leiterbahn mit ca. 2 cm Länge evtl. in Form eines U oder L > ausgebildet werden. Dann ist der Weg für die Kapazitätsdiode nicht so > weit. Die parasitären Induktivitäten der Kapazitätsdioden inclusive > Anschlußleitungen zählen mit zum Schwingkreis Werde ich mal drüber nachdenken, muß natürlich berechnet werden. @Jörg: Was die Pufferstufe angeht: Ich habe gelesen, daß ein zweistufiger Verstärker hier günstig ist. Als "building block" sehe ich an: Kaskode mit zwei Transistoren, Emitterfolger mit einem Transistor, evtl. noch Differenzverstärker. Welche sollte man wählen und in welcher Reihenfolge? Oder reicht schon ein einfacher Emitterfolger? Eine echte Verstärkung der Amplitude wäre nicht schlecht, im Moment hat das Signal eine Amplitude pk/pk von etwa 500mV (LTSpice zeigt -18dB an, aber da ich jetzt nicht parat habe, ob das auf 50 Ohm oder auf 600 Ohm gerechnet ist, nenne ich mal den Absolutwert). Auf jeden Fall erstmal vielen Dank für die Tips! Grüße Jürgen
Jürgen B. schrieb: > Was die Pufferstufe angeht: Ich habe gelesen, daß ein zweistufiger > Verstärker hier günstig ist. Als "building block" sehe ich an: Kaskode > mit zwei Transistoren, Emitterfolger mit einem Transistor, evtl. noch > Differenzverstärker. Wenn du dich erstmal auf den Oszillator konzentrieren willst und Geld, ähm, Stromverbrauch keine Rolle spielt, dann würde ich persönlich einfach einen MMIC benutzen. Allerdings verstärken die meisten ziemlich viel, man muss also ggf. sehen, dass man ihn nicht übersteuert. > Eine echte > Verstärkung der Amplitude wäre nicht schlecht, im Moment hat das Signal > eine Amplitude pk/pk von etwa 500mV (LTSpice zeigt -18dB an, aber da ich > jetzt nicht parat habe, ob das auf 50 Ohm oder auf 600 Ohm gerechnet > ist, nenne ich mal den Absolutwert). Ich fürchte, das wird zwischen Simulation und Realität dann ein ziemlicher Unterschied werden. ;-) Die 500 mVpp wären 625 µW oder -2 dBm. Aber selbst, wenn diese Spannung wirklich erreicht wird, heißt das natürlich nicht, dass du eine solch hohe Leistung auch auskoppeln kannst. Man sollte vielleicht versuchen, 1/10 davon auszukoppeln, also so -12 dBm (durch entsprechend kleine Wahl der Ankopplung des Puffers an den Oszillator). MMICs wollen eine gute Masseanbindung haben. Bei einem Aufbau auf einer durchgehenden FR4-Massefläche sollte das recht einfach zu bewerkstelligen sein: die beiden Massepins flach auflöten, die Ein- und Ausgangspins dann ein bisschen hochbiegen.
Also den ultimativen Oszilator baut man am besten nicht auf einer Leiterplatte.Wie man den anders aufbaut kann man sich an alten Tunern im Weißblechgehäuse ansehen...falls man so etwas schon mal gesehen hat.Keramik Lötinseln oder Stützpunkte ,extrem kurze Verbindungen ...die Optik bleibt außen vor.Fast eine Klempnerarbeit aber gut für die Frequenzstabilität.Ob diese Methode für deinen Frequenbereich tauglich ist kann ich nicht sagen...da habe ich keine praktische Erfahrung.Aber es gibt ja auch spezielles Leiterplatten Material für diesen Bereich.
Oder einfach Pads ausschneiden aus FR4 (besser 1.5mm als 0.5mm benutzen, schon das 1.5mm kommt schnell auf ein halbes pF bei einem kleinen Pad), alles aufrauhen und mit Sekundenkleber auf die durchgehende Massefläche kleben, alternativ zwei Ecken mit dem Messer isolieren und dort mit Draht an die Massefläche löten.
Hallo Jürgen und die anderen, bin heute per Zufall auf diesen Thread gestossen. 1. Frage, bnötigst du das oder soll es nur ein Testobjekt sein? 2. Frage, warum so eine verzwickte Schaltung? Schaltungen von Colpitts-Oszillatoren gibt es wie Sand am Meer. Was ich jetzt schreibe, ist meine ganz persönliche Meinung. Dass deine Schaltung funktioniert, will ich nicht in Abrede stellen; bis jetzt jedoch ja nur auf dem Papier bzw. in der Simulation. Bevor ich mir Gedanken zu einem Layout machen würde, würde ich erstmal das ganze Werk überdenken. Warum diese Common-Basis-Schaltung? Die frequenzbestimmenden Bauteile sind an 2 Elektroden untergebracht. Das bei UHF? Was sollen C7 und C11, die Basis ist doch kalt. Es fehlt das C an Masse an der Verbindung Spule 10nH nach +Ub. Üblicherweise findet man bei Colpitts die Common-Collektor Schaltung, bei der alle frequenzbestimmenden Bauteile nur an der Basis hängen. Gleich als Übungsprojekt einen VHF-Oszillator bauen zu wollen, finde ich schon verwegen; daß dieses Teil dann auch noch einen Abstimmungsbereich von fast einer Oktav haben soll..?? Manko der Colpitts-Schaltung: die Colpitts-Cs sind Bestandteil des Schwingkreises und beschränken dann so auch den Abstimmbereich. Ein Seiler ändert nicht viel. Das ist nich weg zu diskutieren! An einen Abstimmbereich von 1:2 mag ich nicht glauben. Ein Kreis-L von 10nH, das geht wohl nur auf dem Papier oder bei den Profis. Hartley geht wohl schlecht, wo will man den Anzapf unterbringen? Clapp: das L wird größer, das Problem der Colpitt-Cs bleibt. Meine Lösung wäre Franklin-Oszillator. Habe mal ein File gefunden, ich meine, es wäre in RF-Design gewesen. Einer der Verfasser: Kolter. In diesem Artikel geht es um GHz Oszillatoren, das Wort 'Franklin ' taucht da aber nicht drin auf. Aber frag Google mal nach Franklin-Oszillator. Wenn es nur zum Üben sein soll, mach die Frequenz mal 1-2 10er Potenzen tiefer. Alles ist dann mit den Fingern zu begreifen, zu messen und vor allen Dingen, besser zu händeln; du wirst sehen, wie mühsam es ist, einen 2:1 Bereich zu erreichen. Wenn das dann alles klappt, mache dir Gedanken bzgl. Layout. 73 Wilhelm
Hallo zusammen, bin noch mal durch meine ganzen Files gerödelt. Anbei das war es, was ich suchte. Für einen etwas HF-Erfahrenen in jede Lebenslage umzusetzen. 73 Wilhelm
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