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Oscilador com CAG

Circuitos eletrônicos em geral

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Oscilador com CAG

Mensagempor MTC » 28 Nov 2008 08:09

Seguinte, eu sempre to arrumando uns enrosco pra mexer, mas agora me superei....

to percizando muito montar um circuito oscilador para um cristal de quartzo, porém ele deve ter algumas particularidades:

1) ele deve ter controle automático de ganho, para manter a amplitude da oscilação contante. Isso eh necesssario pois na minha aplicacao ocorrem algumas perdas de energia do modo vibracional do cristal por "amortecimento" que faz com q ele vá diminuindo a amplitude do seu sinal. Na verdade pra deixar mais claro, eu nao uso um cristal convencional com involucro, mas apenas a pastilha interna com seus contatos eletricos. vide:
http://www.asm51.eng.br/phpbb/viewtopic ... ht=cristal

2) um dos terminais do cristal DEVE ser ligado ao GND. Isso eh uma imposicao da aplicacao e nao da para mudar.

3) A frequencia de oscilacao deve ser de 10MHz

4) necessito acompanhar o valor da frequencia de oscilacao, e tbm ganho da unidade de CAG.

Vai alguns exemplos de circuitos ja empregados para este tipo de aplicacao. Nesse primeiro caso é o modelo mais simples, sem o estakgio de CAG, basicamente so um amplificador com feedback. O integrado é um amplificador de video diferencial, tipo NE596.


Imagem

Nesse caso tem-se um circuito pouco mais elaborado, ja com o estagio de CAG:

Imagem

Esse ultimo eu nao montei pq achei dificil analizar o circuito. To procurando montar alguma coisa mais simples e "enxuta" baseada se possivel apenas em operacionais.

Alguem pode me dar um help com o assunto....

[ ]`s

ah, paroveitando, alguem ai tem acesso ao site:

http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/guesthome.jsp ?????
MTC
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Mensagempor enigmabox » 28 Nov 2008 11:40

Tu pode usar um oscilador Colpits que tem alta estabilidade e tem um lado do cristal aterrado e usar após, um simples CAG com dois transistores BF494.
Dá uma pesquisado sobre este tipo de oscilador.
enigmabox
 

Mensagempor Djalma Toledo Rodrigues » 28 Nov 2008 11:41

Seu circuito já tem AGC , D1 e D2 controlam o ganho do oscilador.

A questão seria é como medir a corrente que circula por esses diodos.

Talvez substituido D1 por uma junção B/E de um transistor de alta frequência se possa tirar no Coletor essa informação não é ?
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Mensagempor MTC » 01 Dez 2008 13:11

Oi Djalma....

o problema que esses diodos, naum estao permitindo o sistema oscilar. Montei esse primeiro circuito com cristal de 10mega, e com os diodos nao oscila de modo algum. Tentei 2 modelos de schottky, 1n4148 e nada. Retirando os diodos oscila, mas o problema que a forma de onda na saida fica com a amplitude no maximo do ic.

Com relacao a colocar o TS no lugar, to fazendo umas tentativas, mas sem exito.

enigmabox: até montei um colpits, pra assegurar a forma de onda do cristal. Ja sobre montar o CAG com 2 BF494 nao tenho ideia de como faze-lo. Tem alguma indicacao pra me passar???

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Mensagempor Djalma Toledo Rodrigues » 01 Dez 2008 18:11

Tenta colocar 2 diodos em série no lugar de cada um e se preciso altere o valor de R7
Editado pela última vez por Djalma Toledo Rodrigues em 01 Dez 2008 20:52, em um total de 1 vez.
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Mensagempor MOR_AL » 01 Dez 2008 20:10

Olá MTC.

1 - Se o seu oscilador for a cristal, então a frequência de oscilação não vai mudar em termos práticos. Consequentemente, não seria necessário monitorar esta frequência. A excessão é se você desejar controlar a oscilação dentro de uma faixa de aproximadamente 1kHz (menos de 1 parte em 10.000). Neste caso seria necessário um controle de temperatura para o cristal.

2 - Para manter a amplitude constante, basta fazer um oscilador a cristal que gere uma onda quadrada em 10MHz, com oscilação entre o corte e a saturação, e que possua a fonte regulada. Este seu circuito sem os diodos está fazendo exatamente isso. Basta ser alimentado por reguladores. Acrescente um estágio com um sintonizado de FI (Frequência Intermediária) de rádio FM. Este estágio pode ter um transistor e um sintonizado, além da polarização. A forma de onda obtida é uma senóide com baixa distorção harmônica e amplitude constante. Como os sintonizados de FI são para frequência de 10,7MHz, e seu desejo é de 10,000.???MHz, talvez o ajuste do sintonizado não vá até 10,0MHz. Neste caso deve ser acrescentado um capacitor de pequeno valor (alguns pF's) em paralelo com o sintonizado.
Certa ocasião quis determinar os parâmetros dos sintonizados existentes em rádios AM e FM. O método alterava a frequência do sintonizado para poder identificar os valores dos indutores e capacitores.

Em tempo (1).

o problema que esses diodos, naum estao permitindo o sistema oscilar. Montei esse primeiro circuito com cristal de 10mega, e com os diodos nao oscila de modo algum. Tentei 2 modelos de schottky, 1n4148 e nada. Retirando os diodos oscila, mas o problema que a forma de onda na saida fica com a amplitude no maximo do ic.


A condição de oscilação nos circuitos osciladores é de Ganho 1 e fase zero.
Como você disse que sem os diodos oscila, então sem os diodos o ganho é maior que 1 e com os diodos o ganho é menor que 1. Como o Djalma disse, estes diodos controlam o ganho do oscilador. Se a tensão de saída for alta demais (tendendo a uma onda quadrada), haverá mais condução nos diodos, diminuindo o ganho de loop. O contrário também é verdadeiro. Com a tensão de saída pequena, os diodos conduzem menos, aumentando o ganho de loop.
Apesar deste oscilador ser a cristal, possuindo facilidade de oscilar em apenas uma frequência, a saída estará distorcida. Daí a necessidade de um sintonizado para obter uma senóide (caso este seja o seu desejo).
Para tender a fazer o seu circuito funcionar, você deveria ter os valores dos componentes.
Caso não sejam conhecidos, sugiro:
10K < R1 < 100K
100pF < C1 < 1nF
100 < R2 < 1k
100 < R3 e R4 < 1k
270 < R5 e R6 < 560
1k < R7 < 3K3
D1 e D2 = 1N4148

Em tempo (2).

Talvez você possa fazer um circuito com o cristal, um transistor com sua polarização, um sintonizado como carga do transistor e um transistor como buffer.

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Mensagempor EDSONCAN » 02 Dez 2008 06:21

Pega um pronto da http://www.minicircuits.com/ .
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Mensagempor MTC » 02 Dez 2008 08:44

Falha minha nao ter colocado os valores, mas a preguica falava mais alto:

Bem o circuito esta montado assim:

Imagem

http://www.nxp.com/acrobat/datasheets/NE592.pdf
Djalma, realmente nao tinha me atentado que a queda atraves de apenas 1 diodo seria o problema. Eu estava tentando compensar atraves do pot de 500r, que ajusta o ganho da entrada diferencial do NE592.
Tinha esquecido do pot no circuito anterior!!!!!


MOR_AL: o problema é que necessito detectar variacoes de frequencias da ordem de Hz. O cristal no meu caso é uma plastilha de quartzo com eletrodos que atua como sensor. A variacao de frequencia dependendo do caso onde o sensor é aplicado fica entre decimos de Hz até a casa de uns 3KHz.

Alem da variacao de frequencia - ocasionada pela mudanca de massa na superficie de um dos eletrodos do crystal - necessito tbm monitorar a energia dissipada no cristal devido ao "abafamento" de sua vibracao devido a acoplamentos NAO RIGIDOS em um dos eletrodos do cristal.
Até onde sei, normalmente esta energia dissipada é medida pela amplitude da onda, e tbm ja vi relatos da medida de corrente no sistema mas nao tenho essas referencia de como isso seria feito.

Com relacao a etapa de FI ta confuso po pobre aqui!!!!!
Aproveitando q vc relacionou alguns valores dos componentes, qual a influencia do valor de R2 no circuito????

EDSONCAN: valeu pelo link, mas akilo nao ta pra simples tecnico em eletronica. Rs....
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Mensagempor MOR_AL » 02 Dez 2008 09:14

Olá MTC.
Aproveitando q vc relacionou alguns valores dos componentes, qual a influencia do valor de R2 no circuito????

Bom. Não tenho tanta certeza, pois não sei o que há "pra dentro" nas entradas do CI. Mas posso chutar conscientemente (hehe...)

R2 serve para :
1 - Ajustar o ganho de realimentação. A carga do circuito de realimentação ficará distribuida entre a impedância do circuito do cristal e a do resistor R2.
2 - Reduzir a tensão devido a corrente de offset. Se não houvesse R2, a corrente de polarização da entrada superior não teria caminho para circular. Não sei se a entrada é a fet. Caso fosse deveria possuir uma referência de tensão.

Olha MTC. Deixa eu expor o meu ponto de vista:

As especificações que você apresentou são extremamente restritivas, e sinceramente não sei se poderiam ser atendidas com a nossa tecnologia atual. Mesmo que isso fosse possível, seria uma tarefa em nível de engenharia.
Acredito que suas especificações poderiam ser menos restritivas, ou que haja uma outra forma menos complicada de encarar o problema.
Se você pudesse colocar o que você deseja, ou qual é a variável física que pretende medir, talvez a gente pudesse visualizar uma outra solução.
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Mensagempor MTC » 02 Dez 2008 09:49

MOR_AL escreveu:Olá MTC.
Se você pudesse colocar o que você deseja, ou qual é a variável física que pretende medir, talvez a gente pudesse visualizar uma outra solução.
MOR_AL


MORAL, conforme o inicio do post mais ou menos explica la vai:

Uso um cristal de quartzo aberto - apenas a plastilha e os eletrodos de cada lado - como sensor de massa em uma aplicacao eletroquimica....

Em uma das faces do cristal - em contato com uma fase liquida - , ocorrem processos de adsorcao/dessorcao de algumas especies de compostos quimicos - moléculas e íons, isso devido a inducao de processos eletroquimicos no eletrodo do crystal.

1 - Qdo o acoplamento destas espécies ocorre de forma "rígida" ha uma mudanca na frequencia de oscilacao do cristal - da ordem de Hz até KHz, que é diretamente proporcional a massa adsorvida rigidamente na superficie do eletrodo do cristal. A medida da variacao da frequencia me dá a massa em nanogramas das especies adsorvidas, isso tudo de acordo com a equacao de Saurbrey:

http://en.wikipedia.org/wiki/Sauerbrey_equation

2 - Qdo o acoplamento das especies ocorre de forma "não rígida" ha apenas um "abafamento" no modo de vibracao do cristal - damping eh o termo em ingles - fazendo com que ele deixe de vibrar em alguns casos dependendo da viscoelasticidade do meio onde uma das faces do crystal entra em contato com a fase liquida. Ai entra a importacia do circuito ter um CAG, para manter a oscilacao.
Em aplicacoes mais simples, onde a viscoelasticidade do meio eh desprezivel, um simples oscilador digital do tipo Pierce, pode ser empregado.
No meu caso, preciso do CAG para evitar o Damping no crystal e medir a atuacao do setor de CAG em mV, para poder quantificar o damping sobre o crystal.

Eh +/- isso... espero ter ajudado... hehehe

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Mensagempor albertorcneto » 02 Dez 2008 11:42

Caramba, que interessante isso. Nem sabia que massa poderia ser medida assim.

Mas, voce quer medir nanogramas ?!?!?!?!?!?!
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Mensagempor Djalma Toledo Rodrigues » 02 Dez 2008 12:50

No Data Sheet da NPX o Ajuste de ganho esta entre os pinos 4 e 11 Pág 6.
Verifique.
.
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Mensagempor MTC » 02 Dez 2008 13:17

Djalma Toledo Rodrigues escreveu:No Data Sheet da NPX o Ajuste de ganho esta entre os pinos 4 e 11 Pág 6.
Verifique.
.


Opa, o circuito original foi desenhado para o NTE927, substitui ele pelo NE592 - com a devida correcao dos pinos - por ser mais comum e datasheet mais completo.
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Mensagempor MOR_AL » 02 Dez 2008 14:13

Olá MTC.

Este trabalho não me parece simples. Quando precisava resolver um problema deste tipo, eu recorria a revistas científicas sobre o assunto.
Encontrando um artigo, conseguia outros por meio das referências bibliográficas. Em pouco tempo tinha diversos artigos tratando do assunto, e com isso pude aplicar o conhecimento publicado para, a partir de então, poder delinear o problema corretamente. Nestes artigos (papers) pode-se acompanhar a evolução da solução e em muitos casos eles apresentam uma proposta de solução.
Procure por estes papers. Eles podem te poupar muito trabalho.
MOR_AL
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Mensagempor MTC » 02 Dez 2008 14:36

MOR_AL escreveu:Olá MTC.

Este trabalho não me parece simples. Quando precisava resolver um problema deste tipo, eu recorria a revistas científicas sobre o assunto.
Encontrando um artigo, conseguia outros por meio das referências bibliográficas. Em pouco tempo tinha diversos artigos tratando do assunto, e com isso pude aplicar o conhecimento publicado para, a partir de então, poder delinear o problema corretamente. Nestes artigos (papers) pode-se acompanhar a evolução da solução e em muitos casos eles apresentam uma proposta de solução.
Procure por estes papers. Eles podem te poupar muito trabalho.
MOR_AL


MOR_AL, ja revirei inumeras revistas cientificas sobre o assunto. Ao menos todas com acesso pelo http://www.sciencedirect.com. Encontrei poucas publicacoes envolvendo a parte eletronica. Dentre estas poucas, apenas 2 tratavam de um circuito com CAG e destas apenas 1 fazia a monitoracao do ganho, alias é o circuito mostrado alguns topicos acima. Todos demais papers envolviam simples osciladores, do tipo Pierce, Colpits e com AOP com simples realimentacao. Nesses casos apenas a monitoracao da variacao da frequencia eh feita.

Continuamos na batalha!!!!

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