Da nun wieder die Bastelzeit kommt, will ich mal eine einfache, aber sehr nützliche Schaltung vorstellen. Weil ich öfter Schaltnetzteile baue, suchte ich eine Möglichkeit zur Bestimmung der Eigenresonanzfrequenz von Speicherdrosseln und Transformatoren. Die üblichen Methoden wie Frequenzwobbelung aus hochohmiger Quelle und Suchen des Spannungsmaximums oder ähnliches oder die Anwendung von „Schätzformeln“ sind mir viel zu umständlich und liefern auch keine besonders genauen Ergebnisse. Viel besser wäre doch eine Schaltung, an die man einfach die Induktivität anklemmt und die dann auf der Eigenresonanzfrequenz der Induktivität schwingt. Dazu muss nur die Schwingbedingung erfüllt sein und die parasitären Elemente der Schaltung vernachlässigbar sein. Die Schwingbedingung zu erfüllen bedeutet eine Phasendrehung von 0° bzw. 360° und Schleifenverstärkung >1. Die im Bild gezeigte Schaltung hat eine Phasendrehung von 360° und die geforderten Eigenschaften wie z.B. hohen Eingangswiderstand (JFet), niedrigen Ausgangswiderstand (ca.20Ohm), eine kleine Eingangskapazität und außerdem eine Amplitudenstabilisierung und Eingangsschutz durch die Dioden. Das die Phasendrehung 360° beträgt, ist leicht zu sehen und bedarf keiner Erklärung. Die für die Oszillation nötige Verstärkung ergibt sich folgendermaßen: Mit dem Teiler R3/R4 ist eine Spannungsverstärkung von Vu=2 eingestellt. Über R2 wird die verstärkte Eingangsspannung auf den Eingang zurückgeführt. Der Widerstand R2 speist damit einen Strom in den Eingang ein und wirkt somit als negativer Widerstand der Größe R2neg=-R4*(Vu-1)=-R2. Die Schaltung ist also ein NIC (negative impedeance converter). Der negative Widerstand am Schaltungseingang kann nun dazu benutzt werden, schwingungsfähige Gebilde zu entdämpfen und somit schwingen zu lassen. Im praktischen Test zeigte sich, dass die Schaltung erwartungsgemäß einfach mit „Allem“ schwingt und das über einen extrem großen Frequenzbereich von >0Hz bis >200MHz. Das ist auch nicht überraschend, weil die Schaltung im Gegensatz zu den üblichen Oszillatorschaltungen (Clapp, Meißner, Hartley, usw.) keinerlei frequenzabhängige Bauelemente wie kapazitive Teiler oder Transformatoren enthält. Jede beliebige Induktivität, angefangen von 5 Windungen Silberdraht (einige 10nH, Schwingfrequenz 185MHz) über sämtliche Speicherdrosseln und Schaltnetzteiltrafos bis hin zu Primärwicklungen von 50Hz-Kleintrafos (etliche H, Schwingfrequenz 1,2kHz), schwingt mit der Schaltung sofort los. Natürlich schwingt auch jeder echte Schwingkreis mit praktisch jedem L/C-Verhältnis auf seiner eigenen Resonanzfrequenz. Auch als Dipmeter geht die Schaltung hervorragend. Eine Speicherdrossel Fastron 09HCP-270µH als „Schwingkreis“ (2,9MHz) und eine gleiche offene Drossel im Abstand von über 10mm führte zum Anhalten des Oszillators. Eine 11HCP-220µH-Drossel bewirkte überhaupt nichts. Daran sieht man, dass die Schwingung tatsächlich auf der Eigenresonanz der Drossel liegt. Durch Verändern von R2, also dem negativen Widerstand, kann man den Schwingungseinsatz feinfühlig einstellen und sieht dabei, dass erst bei rel. starker Entdämpfung, eine Verschiebung der Frequenz zu niedrigeren Werten auftritt. Das erkennt man auch an der Signalform, bei kleinen Spannungen (ca. 2Vpp) ist der Sinus perfekt und man erkennt keinerlei Verformung (die FFT des Oszi zeigt unter 1%Klirrfaktor). Bei zu starker Entdämpfung übersteuert die Schaltung und die Signalform wird eckig. Die Verstärkung von V=2 wurde gewählt, damit der Betrag des negativen Widerstands gleich dem Wert von R2 ist und man so auf einfache Weise den Verlustwiderstand oder die Güte angeschlossener Bauteile ermitteln kann. Der Einstellwert des R2, bei dem die Schaltung anschwingt, ist der Verlustwiderstand des Prüfobjekts. T2 muss ein pnp-HF-Typ sein, ich habe einen KT363B genommen.
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Keine Ahnung wo das das Zweite N im Titel herkommt. Würde bitte ein Moderator den Titel auf "NICOS- ... " ändern. Vielen Dank
ArnoR schrieb: > und wirkt somit als negativer Widerstand der Größe > R2neg=-R4*(Vu-1)=-R2. Mist, das muss natürlich R2neg=-R2*(Vu-1)=-R2 heißen.
Lässt sich mit ner Tunneldiode sicherlich noch weiter vereinfachen.
Tunneldioden gibt es eigentlich keine mehr zu kaufen. Was aber auch eine negative Impedanz hat, waere eine Gasentladungsroehre. zB Glimmlampe. Nicht ganz derselbe Frequenzbereich..
Im Anhang eine LTspice-Simulation. von den NJF JFETs eignen sich nicht alle, einfach ausprobieren, ob die Spannung an der Basis der PNP ca. 8,2V beträgt. Mit den Bauteil-Werten spielen. Bei mir schwang er zuerst nicht an, deshalb habe ich ein paar Pulse auf die Versorgung gegeben.
Wie bohrt man die Schaltung für >1 GHz auf? ein NIC wäre ansich eine ideale Schaltung, um damit einen Cavity Oszillator anzutreiben: Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2017)" HP hat das im 8444A Tracking Generator mit einem BFR96 gemacht, brauchte dafür aber -20V und +5V, wenn ich mich recht erinnere. Könnte sowas mit deiner Schaltung nicht auch gehen?
длинний зелёний тролль schrieb: > Tunneldioden gibt es eigentlich keine mehr zu kaufen. Doch, sogar relativ preiswert: https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R40&_trksid=p2055119.m570.l1313.TR0.TRC0.H0.Xtunnel+diode.TRS0&_nkw=tunnel+diode&_sacat=0 Arnos Schaltung lässt sich aber tatsächlich vereinfachen, wenn man den pnp durch einen der selteneren P-JFETs ersetzt und den mit dem n-JFET zu einer Lambda-Diode zusammenkleistert. Die Lambda-Diode kann dann als Ersatz für die TD dienen, wenngleich eine Ge-TD schon mit 100mV läuft. https://de.wikipedia.org/wiki/Lambda-Diode
Tobias P. schrieb: > Wie bohrt man die Schaltung für >1 GHz auf? Ich weiß gar nicht wie hoch die obere Grenzfrequenz der gezeigten Schaltung wirklich ist. Bei 200MHz jedenfalls gibt es noch kein Problem mit dem Anschwingen oder eine Betriebsspannungsabhängigkeit o.ä.. 1 GHz schafft die natürlich so nicht. Mit passendem JFet und BFT92 und ggf. niederohmigerer Dimensionierung kommt man wohl in diese Bereiche. Solche Frequenzen sind aber nicht mein Gebiet. An die 200MHz habe ich mich auch nur deshalb begeben, weil ich wissen wollte, wie weit ich der Schaltung trauen kann. Höhere Frequenzen haben bei der gezeigten Dimensionierung wohl auch wenig Sinn, weil die Eingangskapazität schon deutlich in die Frequenz eingeht, Noch ein Hinweis für Nachbauer. Der R2 darf natürlich nicht 0 werden, sonst geht der PNP kaputt. Bei mir ist R2 die Reihenschaltung aus einem 3k3-Festwiderstand und einem 100k-Dickschichtpoti. R2 kann auch durch einen Kondensator ersetzt werden, der macht dann eine negative Kapazität.
длинний зелёний тролль schrieb: >Was aber auch eine >negative Impedanz hat, waere eine Gasentladungsroehre. zB Glimmlampe. >Nicht ganz derselbe Frequenzbereich.. Ich habe aber noch keine Schaltung gesehen die damit einen Schwingkreis zum schwingen bringt, mach mal einen Vorschlag. Ich sehe da in der Kennlinie auch keinen Bereich wo der Strom mit steigender Spannung kleiner wird.
Günter Lenz schrieb: > Ich sehe da in der Kennlinie auch keinen Bereich wo der > Strom mit steigender Spannung kleiner wird. Den siehsts du bei der Tunneldiode auch nicht ohne weiteres, sondern es geht "schnapp" und dann ist der Arbeitspunkt ein anderer. In der Kennlinie dieser Annonce ist das gut zu sehen: http://www.ebay.de/itm/Tunneldiode-1N3719-TD-4A-10mA-152-0182-00-/192314693507 Man braucht einen sehr niederohmigen und wegen der hohen Arbeitsgeschwindigkeit auch extrem induktionsarmen Aufbau, um den Bereich negativen Widerstands statisch durchfahren zu können.
Günter Lenz schrieb: > длинний зелёний тролль schrieb: >>Was aber auch eine negative Impedanz hat, waere eine >>Gasentladungsroehre. zB Glimmlampe. Nicht ganz derselbe >>Frequenzbereich.. > > Ich habe aber noch keine Schaltung gesehen die damit einen > Schwingkreis zum schwingen bringt, mach mal einen Vorschlag. Also, für Kippschwingungen muss es das gegeben haben, in ganz frühen Elektronenorgeln. Da ist schätzungsweise die Hysterese zwischen Zünd- und Brennspannung ausgenutzt worden.
Possetitjel schrieb:
>Also, für Kippschwingungen muss es das gegeben haben,
Kippgenerator mit Glimmlampe kenne ich, ist ein RC-Generator,
habe ich auch schon selbst aufgebaut, nur mit Schwingkreis
nicht. Dies wird wahrscheinlich auch nicht möglich sein.
Hallo zusammen. Seht mal hier nach: Da gibt es einiges zum 'negativ impedance converter: http://www.zen22142.zen.co.uk/Theory/neg_resistance/negres.htm Eine sehr interesaante Seite, auch vieles Andere ist lesenswert. Auch sonst lohnt es, nach Ramon Vargas zu suchen. 73 Wilhelm
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Da in einem anderen Thread zu sehen war, dass es Interessenten für die oben vorgestellte Schaltung gibt, will ich noch ein paar Ergänzungen nachliefern. Wenn man anstelle des R2 in der Schaltung am Threadanfang einen kleinen Kondensator als Rückkoppelelement verwendet (siehe angehängtes Bild), schwingt die Schaltung auch sehr schön mit Quarzen und keramischen Filtern. In dem PDF ist eine Tabelle, in der ich die Ergebnisse mit den bei mir rumliegenden Quarzen zusammengestellt habe. Man sieht, dass letztlich jeder Quarz zum schwingen zu bringen ist. Manche Quarze sind ganz wild drauf, d.h. die schwingen schon mit sehr kleiner Rückkoppelkapazität C1=Cf und großer Amplitude, und andere brauchen da mehr Druck, also größeren Cf. Man sieht weiterhin, dass der Cf mit abnehmender Quarzfrequenz größer werden muss, um den Quarz schwingen zu lassen. Macht man den Cf deutlich größer als zum Anschwingen nötig, schwingen alle Quarze auf der dreifachen Frequenz, sie werden also so zu Obertonquarzen. Kurioserweise schwingt der 1MHz-Quarz dann auf der 8-fachen Frequenz. Der 101MHz-Quarz ist wohl ein 20,2MHz-Quarz, der auf der 5-fachen Grundfrequenz schwingen soll, was er aber zuviel fand und nur die 3-fache Frequenz machte.
Hallo, Ich würde den NICOS gern nachbauen, scheitere aber an der Beschaffung: KT363B. Nix bei Reichelt zu holen. Womit sollte ich den KT363B am besten ersetzen - resp., welches sind die wesentlichen Eigenschaften, die der Ersatz aufweisen muss? Danke! Martin
Einige Infos zum negativen Widerstand: http://edi.bplaced.net/?Edi%60s_Specials___Transistoren_der_ersten_Generation-_Spitzen-_und_Flaechentransistoren-_International_und_in_der_DDR___Die_besondere_Eigenschaft-_Negativer_differentieller_Widerstand_%3D_negative_resistance_%3D_fallende_Kennlinie_%3D_Dynatron_%3D_Transit Und ein Spitzentransistor- Audion funktioniert damit: http://edi.bplaced.net/?Edi%60s_Specials___Transistoren_der_ersten_Generation-_Spitzen-_und_Flaechentransistoren-_International_und_in_der_DDR___Spitzentransi_im_Versuch-_Oszillator_und_Audion
Der hier wird wahrscheinlich als Ersatz funktionieren, und den gibt es auch bei Reichelt: 2N3866 Generell ist die Auswahl an bedrahteten PNP HF Transistoren mit hoher Grenzfrequenz recht dünn geworden. Wenn Du auf SMD Transitoren ausweichst, dann findest Du einen besseren Ersatz.
Suchender schrieb: > Ich würde den NICOS gern nachbauen, scheitere aber an der Beschaffung: > KT363B. Nix bei Reichelt zu holen. > Womit sollte ich den KT363B am besten ersetzen - resp., welches sind die > wesentlichen Eigenschaften, die der Ersatz aufweisen muss? Der Transistor richtet sich vor allem nach der höchsten Schwingfrequenz und seine Stromverstärkung sollte nicht zu klein sein. Wenn du mit bis zu ~50MHz zufrieden bist, geht ein 2N3906 oder BC559 oder so. BFT92/93 wäre dann für höhere Frequenzen. Allerdings sollte man dann auch die Dimensionierung etwas niederohmiger machen.
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Mein Lieblingsschwinger im Bild.
Hi, Da ist was dabei für mich. Danke für die Tipps! Martin
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