Auswahl einer 7MHz VFO-Schaltung

DF8IW · 10. September 2007

Hallo Selbstbauer,
schaut man sich im Internet oder in der Amateurliteratur nach VFO's um, trifft man vorwiegend auf Hartley- und Colpitts-Schaltungen. Wenn man in einer Colpitts-Schaltung das L durch eine Reihenschaltung aus L+C ersetzt, dann erhält man einen Clapp-Oszillator. Der Clapp-Oszillator soll eine besonders hohe Frequenzkonstanz aufweisen (H. Frey, Electronica, Band 144, S. 51-52; G. Kurz, Analoge Schaltungen, 2. Aufl., S. 202; beides Militärverlag der DDR). Kurz führt an, dass der Clapp-Oszillator eine 10-fach(!) bessere Frequenzstabilität aufweist, als die Hartley- oder Colpitts-Schaltung. Wenn dem so ist, frage ich mich, warum werden dann vorzugsweise Hartley- oder Colpitts-Schaltungen eingesetzt?

Ich möchte, wegen der vermeintlich guten Frequenzstabilität einen Clapp-Ozillator für einen 40m-Direktmisch-CW-TRX verwenden. Der Oszillator soll als Verstärker einen JFET J310 haben und mit +5V gespeist werden. Spricht etwas dagegen, den mit einer Kapazitätsdiode BB112 abzustimmen? Ich frage deshalb, weil bei einer Reihenschaltung aus L+C die Teilspannungsabfälle über L und C wesentlich größer sein können als die Gesamtspannung über L+C. Für die BB112 ist die Sperrspannung (Reverse Voltage) mit max. 12V angegeben, d.h. wohl, die Abstimmspannung darf 12V= nicht überschreiten. Geht die C-Diode kaputt, wenn die HF-Wechselspannung 12V Amplitude überschreitet? Ihr seht, ich habe Verständnisprobleme. Vielleicht kann jemand eine Literaturstelle oder einen Link nennen, wo eine Dimensionierung eines mit C-Dioden abgestimmten Clapp-Oszillators beschrieben ist?

73, Roland, DF8IW

DC7GB · 10. September 2007

Hallo Roland,

bei wikipedia hast du sicher schon nachgelesen, da stehen noch anderen Gründe, die man leicht nachvollziehen kann.

Für die Frequenzkonstanz ist die Belastung des frequenzbestimmenden Kreises entscheidend. Und obwohl die Clapp-Schaltung nach einem Serienresonanzkreis aussieht, ist es doch tatsächlich weiterhin ein Parallelschwingkreis, der nur eine zusätzliche kapazitive Anzapfung bekommen hat. So gesehen ist die Belastung des ganzen Parallelkreises nun tatsächlich etwas geringer geworden, doch dürfte das marginal sein.

Die Belastung in der Original-Colpitts-Schaltung könnte man auch durch einen FET oder durch einen kleineren Koppelkondensator zur Basis (zum Gate) verringern. Ich halte daher den Hinweis in dem Buch ohne dort weitere Begründungen anzuführen eher für akademisch.

Ich habe erst jetzt deine zweite Frage gelesen. Eine Kapazitätdsiode ist zwar sehr praktisch, versaut jedoch die Frequenzstabiität ganz erheblich. Zum einen ist ihre kapazität temperaturabhängig und zum anderen führt die an ihr stehende Rest-HF des Oszillators zu einer Verbreiterung des Ruaschspektrums des Oszillators. Für Messzwecke wäre das also keine gute Idee, für einen RX kommt es darauf an. Jedenfalls ist ihr Einfluß auf die Frequenzkonstanz wesentlich höher, als das was das Buch dir da mit der Clapp-Schaltung vorgaukelt.

DF8IW · 11. September 2007

Hallo Tom,
die Autoren in den genannten Büchern geben schon Hinweise, wie man den Clapp-Oszillator berechnen kann. Es handelt sich um Mathematik mit Vierpol-Parametern, was mir im Augenblick zu kompliziert ist… Der Clapp-Oszillator erlaubt ein größeres L (z.B. 6 uH bei 7 MHz) als etwas die Hartley- oder Colpitts-Schaltung (z.B. 1 uH), so dass Probleme mit Streuinduktivitäten vermindert sein sollen.

Die schlechte Temperaturstabilität der C-Dioden (TK der Kapazität etwa 500 ppm/K) trifft wohl alle Oszillatoren. Mir ist schon klar, es geht nichts über einen _guten_ DreKo- nur hat der eben ein Vielfaches des Volumens einer C-Diode, ist mechanisch empfindlich und kann verdrecken. Die Entwickler der Mosquita haben sich vermutlich aus Bauraumgründen für eine Abstimmung eines 3 MHz FET-VFO mit einer BB109 entschieden. W7ZOI hat in einem Western Mountaineer (CW-40m-Direktmischer) einen 7 MHz Colpitts-Oszillator mit einer C-Diode abgestimmt. Den Temperaturgang der C-Diode hat er mit einer normalen Diode kompensiert, die mit einem Kalibrierstrom in Durchlaßrichtung betrieben wurde. Nachzulesen im Kapitel 12.1 "Experimental Methods in RF Design". So ähnlich will ich es bei dem Clapp-Oszillator probieren.
Mir geht es um das Für und Wider bei der Auswahl einer bestimmten 7 MHz-Oszillatorschaltung, die mit einer C-Diode abgestimmt werden soll.

73, Roland, DF8IW

DB1BKA · 11. September 2007

Hallo Roland,

Zitat

Geht die C-Diode kaputt, wenn die HF-Wechselspannung 12V Amplitude überschreitet?

die Diode kann eigentlich nur kaputt gehen, wenn Sie viel Strom in Sperrichtung im Falle eines Durchbruchs verkraften muss. Das sollte bei deiner Oszillatorschaltung wohl kaum der Fall sein.
Viel mehr Effekte bringen die Kapazitätsänderungen der C-Diode, wenn die HF-Amplitude sehr groß wird. Dann wird ja die Sperrspannung bei einer HF-Halbwelle größer und bei der anderen kleine als die Vorspannung.
Das bringt dann mögliche Verzerrungen der Sinusform durch Frequenzänderungen mit sich, also ein Oszillatorsignal, was spektral unsauber sein kann.

DF8IW · 12. September 2007

Hallo Horst, hallo OM's,
danke für eure Antworten. Weil ich Selbstbaueinsteiger bin, werde ich doch auf den bewährten Colpitts-Oszillator zurückgreifen. Von den Digitalreglern werde ich erst mal die Finger lassen, weil ich mir nicht zutraue, die steilen Flanken digitaler Schaltungen in einem 40m-Direktmisch-TRX zu beherrschen.
73, Roland, DF8IW