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Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto UtenteSuperfix2 » 14 nov 2013, 16:28

Salve a tutti. Mi sono appena registrato e aprofitto di questo primo post per farvi i complimenti. Il sito e il forum sono veramente ben organizzati e spero di venire spesso qui, sia per leggere i vostri lavori, sia per dare una mano quando possa servire.

Spero di scrivere nella sezione giusta, se così non fosse spostate pure senza problemi il mio post.

Il mio problema è un tantino complesso e spero potiate aiutarmi. Devo pilotare una scheda di acquisizione della texas instrument con un oscillatore quarzato ad 8MHz. Tale segnale deve essere sinusoidale e di ampiezza compresa tra i 3 e i 5 volt. Inoltre lo stesso segnale deve anche pilotare delle sonde piezoelettriche costruite in Connecticut (Usa) in ambiente universitario e quindi dall'impedenza incognita.

Il mio superiore mi ha dato a disposizione degli oscillatori quarzati, i quali alimentati danno in uscita un'onda quadra proprio a 8MHz. Filtro la fondamentale con un filtro LC ed ottengo una bella sinusoide. Putroppo però l'impedenza del cavo che va dall'oscillatore alla scheda mi distrugge ampiezza e forma del segnale.

Potrei risolvere con dei buffer e con degli operazionali per ottenere vari tipi di configurazione ( filtro del secondo ordine passa- basso attivo, buffer, ecc) ma trovare degli integrati che funzionino bene a questa frequenza è un'impresa pressochè impossibile.

Pertanto ho pensato di realizzare un colpitts quarzato ad 8MHz, in questo modo dovrei riuscire ad avere un ottimo segnale tra i 3 e i 5 volt, oscillazione sinusoidale a 8MHz e abbastanza corrente per pilotare la scheda (ingresso High Z) e le 5 sonde.

In questo oscillatore ho pensato di utilizzare il BJT BF757. Il problema è che non riesco a reperire in rete uno scheda di un oscillatore da poter provare su orcad che abbia queste caratteristiche. Credo che in configurazione collettore comune la corrette risulterebbe troppo bassa.

Se potete aiutarmi ve ne sarei immensamente grato.

Distinti saluti.

p.s. nella simulazione orcad non riesco a trovare una libreria con un quarzo a 8MHz
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[2] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto Utentebelva87 » 14 nov 2013, 17:15

Superfix2 ha scritto:Il mio superiore mi ha dato a disposizione degli oscillatori quarzati, i quali alimentati danno in uscita un'onda quadra proprio a 8MHz. Filtro la fondamentale con un filtro LC ed ottengo una bella sinusoide. Putroppo però l'impedenza del cavo che va dall'oscillatore alla scheda mi distrugge ampiezza e forma del segnale.

Io partirei da qui, se non ho capito male ciò di cui necessiti è un driver in grado di pilotare il cavo, giusto?
Se ho ben capito possiamo vedere insieme come implementarlo.
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[3] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto UtenteSuperfix2 » 14 nov 2013, 17:26

Grazie di avermi risposto così in fretta :)

Si in pratica dopo il filtro LC usciva una bellissima sinusoide, ma non riesco a collegarci il cavo perché mi sganghera tutto il segnale, ampiezza e forma. Arrivano armoniche ovunque. Credo che il cavo interferisca pesantemente col filtro. Ho cercato un driver per il cavo ma non ho trovato un granchè. Il PGB degli operazionali si riferisce sempre alla catena aperta, quindi non ho ottenuto grossi risultati. Avevo pensato all'OP37 della analog device, ho scaricato il modello dal sito da inserire in orcad. Nella simulazione nel dominio del tempo però funziona solo fino a 1 MHz e poi distorce e attenua. Anche se nella risposta in frequeza dovrebbe amplificare.
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[4] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto Utentebelva87 » 14 nov 2013, 18:42

Superfix2 ha scritto:Si in pratica dopo il filtro LC usciva una bellissima sinusoide, ma non riesco a collegarci il cavo perché mi sganghera tutto il segnale, ampiezza e forma. Arrivano armoniche ovunque. Credo che il cavo interferisca pesantemente col filtro.

Credi bene, però le armoniche non "arrivano"... ma vabbè, una piccola svista di forma.
Prima di proseguire ti domando, che strumentazione hai a disposizione per realizzare l'oggetto in questione?
Che esperienze pratiche hai? Che conoscenze teoriche?
E inoltre, che cavo stai utilizzando e/o dovrai utilizzare? Di che lunghezza?
Che oscillatore usi? Che tipo di filtro è quello che stai utilizzzando ora?
Io fossi in te lascerei perdere gli operazionali per frequenze così elevate.
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[5] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto UtenteSuperfix2 » 14 nov 2013, 19:01

sisi lo so che armoniche non arrivano :), perdona il linguaggio ma a volte uso un po una terminologia poco precisa per fare prima.
Per quanto rifuarda la strumentazione a disposizione ho praticamente tutto il necessario tranne l'integrato op37 che, visti i risultati di orcad, preferirei non ordinare. Esperienze pratiche diciamo abbastanza. Ho 27 anni e sto in laboratorio da quando ne avevo 6. Teoriche, ingegnere elettronico. Infatti te ti starai chiedendo come mai un ingegnere non riesca a fare una cosa del genere. Me lo chiedo anche io. :) Ma non ho mai lavorato a frequenze così alte in fase di progettazione per ora. Io sono più che altro un riparatore, poi sai all'università, tanta teoria e pratica non tantissima. Comunque spero di riuscire senza problemi ad applicare tutti ivostri preziosi consigli. :)

Concordo pienamente sul lasciar perdere gli operazionali per frequenze così elevate.

La lunghezza del cavo te la dico appena torno a casa, che l'ho scordato li. Sta sera te la pubblico.

L'oscittalore è integrato e quarzato. E come torno a casa ti mando anche la sigla.

Poi per quanto riguarda il filtro, volendo isolare la sinusoidale a 8 MHz, ho tagliato prima della seconda armonica secondo lo sviluppo in serie di fourier. Il filtro è di tipo LC e taglia a circa 8.5MHz. Se vuoi il valore preciso di ft e dei componenti te li scrivo sempre sta sera insieme a tutto il resto.
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[6] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto Utentebelva87 » 14 nov 2013, 19:17

Superfix2 ha scritto:.. perdona il linguaggio ma a volte uso un po una terminologia poco precisa per fare prima.

Capirsi è la cosa fondamentale, però anche utilizzare i termini in modo corretto è altrettanto necessario per capirsi ed in particolar modo "a distanza".
Superfix2 ha scritto:Per quanto rifuarda la strumentazione a disposizione ho praticamente tutto il necessario...

Cosa?? :roll:
L'operazionale op37 fa parte dei componenti, non degli strumenti..
Superfix2 ha scritto:Teoriche, ingegnere elettronico. Infatti te ti starai chiedendo come mai un ingegnere non riesca a fare una cosa del genere. Me lo chiedo anche io.

Non mi sto chiedendo niente, ne tantomeno essere o non essere ingegnere elettronico per me sia discriminante, tantè che non ti dirò se e che cosa "sono" io...
Superfix2 ha scritto:Ma non ho mai lavorato a frequenze così alte in fase di progettazione per ora.

La radiofrequenza è davvero affascinante quanto ostica, almeno per me... ma ce la si fa.
Oltre alla lunghezza del cavo dovresti riportare anche l'impedenza caratteristica e il valore di capacità per metro, meglio se linki il datasheet.
Idem per l'oscillatore che sta impiegando, riporta anche lo stadio di alimentazione che stai utilizzando compreso uno schema elettrico che evidenzi tutto il circuito, puoi farlo con Fidocad.
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[7] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto UtenteSuperfix2 » 14 nov 2013, 21:29

allora, l'oscillatore che mi è stato fornito è il seguente:

http://it.rs-online.com/web/p/oscillatori/7675257/?searchTerm=767-5257&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E525353746F636B4E756D6265724D504E266C753D656E266D6D3D6D61746368616C6C26706D3D5E5C647B337D5B5C732D2F255C2E2C5D5C647B332C347D2426706F3D313426736E3D592673743D52535F53544F434B5F4E554D424552267573743D3736372D353235372677633D4E4F4E4526

per quanto riguarda il filtro LC ho usato questi valori:
L = 22uH C = 15 pF
quindi il filtro taglia a 8.761 MHz

l'alimentatore: per ora sto usando un alimentatore di quelli da laboratorio e prima dell'oscillatore metto un 7805 giusto per prevenire tensioni eccessive all'oscillatore.
ho anche a disposizione questi amplificatori https://www.macomtech.com/datasheets/A79_SMA79.pdf

del cavo non ho informazioni dettagliate, è coassiale ed è lungo 37 cm, 3 mm di diametro con dei connettori sma.
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[8] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto Utentebelva87 » 14 nov 2013, 22:49

Se non conosci il tipo di cavo, l'impedenza e tutti gli altri valori, non si può procedere a fare nulla... e quello che è già stato progettato, mi riferisco al filtro, non ha molto senso.
Devi definire l'impedenza caratteristica del sistema, che può essere anche presa pari a quella del cavo, anzi si fa così spesso. Tipicamente i sistemi sono a 50 ohm oppure 75 ohm.
Per l'alimentazione ok, anche se non hai ancora postato lo schema, spero che tu abbia usato i condensatori di bypass per il regolatore lineare.
L'amplificatore di cui disponi richiede un adattamento di impedenza, sia per l'ingresso che l'uscita, se non erro.
Questi due vincoli ti vanno bene?
Io personalmente, adotterei qualcosa di diverso, tipo questo.
Costa pochissimo per quello che fa ed è anche piuttosto resistente.
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[9] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto Utenteedgar » 15 nov 2013, 0:32

Se hai bisogno di correnti elevate puoi usare anche dei driver per linee ADSL tipo il THS6012 e similari. Con 500 mA di di capacità di corrente in uscita pilotano carichi anche impegnativi
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[10] Re: Oscillatore sinusoidale a 8MHz

Messaggioda Foto UtenteSuperfix2 » 15 dic 2013, 12:29

Grazie mille edgar e scusa il ritardo della risposta. Ho realizzato un circuito composto da 2 stadi:

1. cella si sallen-key
2. l'uscita della cella di sallen key va a 5 operazionali in modo da avere 5 uscite indipendenti e bufferizzate.

Con Orcad funziona tutto alla perfezione, ma quando alimento il circuito reale mi rendo conto che:

1. l'uscita dalla cella di sallen-key è perfetta e funziona benissimo, sia a 8MHz che a 10 kHz ( ho provato frequenze più basse in modo da verificare il funzionamento degli operazionali)

2. l'uscita dallo stadio buffer sembra oscillare, anche a 10 kHz, in uscita ho un segnale sporco, pieno di armoniche, ache a 100 MHz.

Siccome questi operazionali sono con retroazione in corrente, nel datasheet sconsigliano di fare il classico buffer a guadagno unitario. Infatti io l'ho realizzato con 2 resistenze da 10 K rispettivamente, reazione e ingresso invertente. Non riesco a capire come mai lo stadio di filtro funzioni perfettamente mentre i 5 buffer di uscita si mettano ad oscillare.

Hai qualche idea ? non vorrei che mi stesse sfuggendo qualcosa.

Ti ringrazio ancora per la preziosissima dritta e aspetto tuoi riscontri.
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