FILTERKURVEN

Hallo,

in einem anderen Thread bin ich auf die Webseite von Peter/DK7IH gestoßen, er beschreibt u.a. eine 'cheap and dirty' Methode, Filterkurven z.B. von Quarzfilter zu bestimmen. Solche Messungen haben den Nachteil, dass man sich mit der Darstellung der Hüllkurve auf dem Scope automatisch eine lineare vertikale Skalierung mit entsprechend geringen Dynamikbereich einhandelt.

Bei Pollin gibt's seit einiger Zeit einen einfachen I/Q Generator bis 60MHz für knapp über 100 Euro, der auch über eine Sweep Funktion verfügt.

Benutzt man zusätzlich einen Log-Detector erhält man automatisch eine vertikale Skalierung in dB ( 25mV/dB) mit einem Offset und somit einen Dynamikbereich von über 60dB.

Die Synchronisierung (und damit die Ablesbarkeit der Frequenz aus der Ablenkungszeit) ist einfach, man lässt den o.g. Generator sehr langsam sweepen, etwa über zehn Sekunden (ist bei schmalbandigen Quarzfiltern ehe sinnvoll) und startet das Scope von Hand. Da sich der Pegel beim Übergang von der höchsten zurück auf die niedrigste Frequenz in aller Regel deutlich unterscheiden, kann man auch nachträglich den Sprung auf die Nulllinie ziehen (siehe erster Screenshot).

Anbei zwei Screenshots, erstens ein Quarz ohne äußere Beschaltung, man erkennt neben der Parallel- und der Serienresonanz auch eine sekundäre Resonanz, daraus kann man auch die entsprechenden Quarzparameter errechnen.

Zweitens ein einfaches Quarzfilter (ein Quarz) , aus dem ARRL-Handbuch, wo mittels eines HF-Trafos die Parallelresonanz beliebig verschoben werden kann, um die maximale Sperrdämpfung gezielt einzusetzen. Ich habe dieselbe Schaltung für zwei Quarze in Serie benutzt.

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Peter

Hallo,
ich hatte in einem anderen Beitrag versprochen, die Ergebnisse einer vergleichenden Messung zwischen einem Original FT-243 Quarz (nominal 3516kHz) und einem modernen Quarz (HC18-U, nominal 3530kHz) ähnlicher Frequenz hier einzustellen.
Die Parallelkapazität habe ich mit einem Multimeter gemessen, Resonanz- und Antiresonanz-frequenz habe ich mit dem oben beschriebenen Aufbau (Generator DS6600/-6dB/Quarz/-3dB/log.-Detektor AD8307/Scope) ermittelt.
Daraus lassen sich dann die Werte für das Ersatzschaltbild wie hier beschrieben errechnen und in der Simulation überprüfen.

Wie der Screenshot zeigt, sind beim FT-243 Quarz sowohl die Resonanz, als auch die Antiresonanz weniger ausgeprägt und beide Punkte liegen deutlich enger zusammen wg. der höheren Parallelkapazität. Aus den o.g. Parametern ergibt sich eine deutlich niedrigere Güte für den betagten FT-243 Quarz (d.h. aber auch bessere Ziehbarkeit).

Gelernt habe ich bei dieser Gelegenheit, dass der in Quarz-Datenblättern spezifizierte ESR nicht identisch ist mit dem Serienwiderstand
im Ersatzschaltbild, letzterer wird im Betrieb mit der vorgegebenen Lastkapazität hochtransformiert, so dass der ESR in der Regel deutlich höher ausfällt - auch das kann man in der Simulation nachvollziehen.

Nochmals vielen Dank an den OM, der mich auf dem kurzen Dienstweg mit einem Halter für den FT-243 Quarz versorgt hat!
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Peter

Hallo Tom,
ich benutze Intu-Spice, da gibt's eine freie Demo-Version, die auf ca. 20 Knoten begrenzt ist. Kann man aber auch mit jedem anderen Schaltungssimulator machen. Prägt man in einer AC-Simulation einen Strom von 1A ein, ergibt die Spannung direkt die Impedanz in Ohm. Intu-Spice erlaubt auch die separate Darstellung von Real- und Imaginärteil im Scope. Die hochohmigen Extra-widerstände (1E9) werden nur deshalb benötigt, weil besagter Simulator keine Knoten ohne DC-Pfad nach GND mag.

Mir ging es vor allem um die Impedanz des FT243 Quarzes in Abhängigkeit von der Lastkapazität. Wie man im Simulationsergebnis sieht, steigt die Impedanz des FT243 mit kleiner werdendem Last-C deutlich stärker an, als das bei modernen Quarzen der Fall ist.

Das erklärt dann auch die Probleme, die ich in einer Schaltung mit diesem Quarz hatte...

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Peter