Verstehe meinen (NF-)Oszillator nicht

Moin Oszillator-Gurus,
ich bastle (mal wieder) an einer galvanisch getrennten Stromversorgung (ein paar mW) für eine Messschaltung. Diesmal habe ich anstatt der bipolaren Transistoren JFETs verwendet, da diese Variante m.E. "gutmütiger" ist und weniger Harmonische produziert (->EMV). Den Schwingkreis habe ich vorher berechnet und ausgemessen: ca. 16kHz. Bei geringer Betriebsspannung (<3V) schwingt der Oszillator auch genau auf dieser Frequenz. Erhöhe ich die Spannung jedoch (vorgesehen sind 12V), sinkt die Oszillatorfrequenz (auf ca. 11kHz)!?? Ein Ansteigen der Frequenz könnte ich mir mit einer Sättigung des Ferritkerns erklären, aber ein Absinken Wo kommt die dazu notwendige Kapazität her (ca. 12nF wären dafür notwendig)? Millerkapazität? Oder ist das ein Effekt der "Abschnürspannung" bei den FETs? Die exakte Frequenz ist bei dieser Anwendung zwar recht unwichtig, trotzdem wäre mir wohler, wenn ich wüsste, was in dieser Schaltung vorgeht. Wer kann mir hier mal ein wenig "auf die Sprünge" helfen?

73 de Roland / DK1RM

Moin Bernd,

Zitat von DB1BKA

schätzungsweise verhält sich die Schaltung deshalb so, weil bei größer werdender Betriebsspannung das Ganze in Richtung astabiler Schwinguin tendiert und die Zeitkonstante dann aus den 1,5nF und den 68k resultiert.

danke für den Lösungsansatz! Die Zeitkonstante 1.5nF und 68kOhm ergibt etwa 10kHz, das "könnte passen". Daraufhin habe ich mal einen Versuch mit einer induktiven Rückkopplung (ohne Koppelkondensatoren, Rückkopplungswickung mit 10 Wdg. direkt zwischen den beiden Gates) vorgenommen: Seltsamerweise ändert sich an dem Effekt nichts Ok, war zumindest einen Versuch wert

Zitat von DB1BKA

Was zeigt denn ein Oszi?

Es scheint so, als wenn eine "Vermatschung" der Sinusschwingung am Gate in dem Moment auftritt, wenn die Spannung dort positiv wird (und die G/S-Diode anfängt zu leiten). Dem muss ich mal nachgehen...

Zitat von DB1BKA

Aber Vorsicht, im linearen Betrieb werden die Transistoren bestimmt wärmer als im Schalterbetrieb.

Der Effekt ist mir von der Schaltung mit Bipolartransistoren nur zu gut bekannt -> "Rauchwölkchen". Daher verwende ich hier auch FETs, die selbst bei positivem Gate (und begrenztem Gatestrom) einem maximalen Drain/Source-Strom "halten". Diese (üblen) Erfahrungen sind einer der Gründe für meinen "Technologieschwenk"

73 de Roland / DK1RM

Moin Reinhard,

Zitat von DL4DRG

Könnte auch ein Problem der Gegeniduktivität sein. Mit steigender Spannung steigt auch der Strom durch die Induktivität und damit wird das Magnetfeld größer und langsamer abgebaut bis der Oszillator in die andere Richtung kippen kann.

diese Idee werde ich mal weiter verfolgen... Inzwischen konnte ich feststellen, daß sich bei "Belastung des Schwingkreises" (in Form einer weiteren Wicklung, die mit einem Widerstand belastet ist) die Frequenz wieder erhöht. Den Effekt hätte ich ohne deinen Hinweis "der sich verringernden Güte" zugeschrieben. Danke für den Hinweis.

73 de Roland / DK1RM

Moin zusammen,
nachdem ich nun mal wieder etwas Zeit gefunden habe, mich mit diesem Thema zu beschäftigen, bin ich zu dem Schluß gekommen, daß der beobachtete Effekt etwas mit dem Kernmaterial (->Hysteresekurve) zu tun hat. Anscheinend ändert sich die Permeabilität des Kernmaterials (auch weit unterhalb des Sättigungbereiches) mit der Aussteuerung. Folgende Punkte haben mich in dieser Theorie bestärkt:

• In den Datenblättern von Ringkernen gibt es sowohl die Angabe "Anfangspermeabilität" als auch "Maximale Permeabilität". Wo wäre der Sinn dieser Angaben, wenn die Permeabilität (ausserhalb der Sättigung) konstant wäre?
  

  
  

• Eine Dissertation, die sich u.a. mit den magnetischen Eigenschaften von verschiedenen Materialien beschäftigt (Seiten 17-19 sind für diesen Aspekt recht interessant).
  

  
  

• Der Umstand, daß ich den beobachteten Effekt mit Hilfe einer SPICE-Simulation nicht nachweisen konnte (Es lassen sich zwar gekoppelte Induktivitäten simulieren, jedoch habe ich keine Möglichkeit gefunden, Eigenschaften eines Kernmaterials "einzuflechten"). Den "Gegenversuch" mit einer Luftspule (mit 7mH) möchte ich mir ersparen

@Jan:

Zitat von DG0JAZ

Man beachte die Drossel !

Guter Hinweis! Die fehlte noch in meinem Versuchaufbau. Der Einbau hat aber auch nicht zu einer Veränderung geführt.

Zitat von DG0JAZ

Mir persönlich sind diese Konverter trotzdem unheimlich, ...

Nicht nur dir Für Spannungswandler, die in einer separaten (abschirmbaren) Box stecken, mag sowas brauchbar/nützlich sein. Meine aktuellen Experimente zielen jedoch auf eine Stromversorgung für verschiedene "Messköpfe", wobei ausser der Betriebsspannung auch noch Messdaten auf der Zuleitung übertragen werden sollen (Lastmodulation?). Dafür halte ich diese Art von Schaltungen für ziemlich "ungeeignet"

73 de Roland / DK1RM

Moin Ha-Jo,

Zitat von dj1zb

in deiner Schaltung muß dann ja ein erheblicher Drainstrom fließen.

Erheblich? Naja, im Vergleich mit z.B. ZF-Schaltungen, ja. Im Vergleich mit Stromversorgungen ist der Strom eher gering. Der Spitzenstrom in meiner Schaltung sollte (laut Datenblatt des BF245B) in der Gegend von 10mA liegen. Denn im Gegensatz zu bipolaren Transistoren, bei denen sich de Kollektorstrom (durch entsprechenden Basisstrom) "bis zum Abbrennen" erhöhen lässt, leitet ein JFET bereits ohne Spannung zwischen Gate und Source, und wird durch eine negative Gatespannung gesperrt. Bei Ugs von null ist der Transistor bereits "maximal leitend". Eine Erhöhung der Gatespannung in den positiven Bereich hat dann kaum noch Einfluß auf den Drainstrom. Irgendwann fängt natürlich die G/S-Diode an zu leiten, aber dieser Strom fliesst aufgrund der Kondensatoren "nur endliche Zeit". Das ist übrigens der Grund, warum ich diese Schaltung als "gutmütig" bezeichnet habe

Zitat von dj1zb

An deiner Stelle würde ich erstmal die 1,5nF-Kondensatoren im Rückkopplungsweg so klein wie möglich machen. Übersteuerte Gates sind auch nicht das Ideale parallel zu einem Schwingkreis.

Ok, da muss ich dir Recht geben... In der Simulation konnte ich die Koppelkondensatoren bis auf 47pF verringern, bevor die Schaltung nicht mehr anschwingen wollte. "In natura" habe ich es noch nicht ausprobiert. Danke für den Hinweis.

Momentan versuche ich mit einer Testschaltung den "seltsamen Zusammenhang" zwischen Magnetisierung und Permeabilität meines Ferritkernes herauszufinden -> Werde berichten.

73 de Roland / DK1RM

Moin zusammen,
um meine Vermutung zu untermauern habe ich ein Experiment mit einem FT50-77-Kern angestellt. Dazu habe ich einen hier herumliegenden, und mit einer trifilaren Wicklung (3x8 Wdg.) versehenen Kern an einer Wicklung mit einem Kondensator (47nF) versehen und hochohmig (150kOhm) aus einem Generator gespeist. Die Resonanzfrequenz (96kHz) habe ich dann mit einem Oszilloskop ermittelt. An die zweite Wicklung habe ich eine einstellbare Konstantstromquelle (differenziell hochohmig, damit die Güte nicht so stark beeinflusst wird) angeschlossen, und dann die Resonanzfrequenzen bei Strömen zwischen 0 und 50mA ermittelt. Durch Zurückrechnung der Daten auf die Induktivität und damit auch auf die relative Permeabilitätskonstante ist (nach einer "Glättung") das angehängte Diagramm entstanden. Den Strom habe ich dabei auf eine Windung zurückgerechnet. Es mag sein, daß die Absolutwerte der Permeabilitätskonstanten aufgrund von Messungenauigkeiten und der Toleranz des Kondensators nicht so ganz stimmen, aber es ist doch deutlich zu sehen, dass die Induktivität auch weit unterhalb der Sättigung von der Aussteuerung (hier: der zusätzlichen Magnetisierung) abhängig ist. Habe ich hier nun völligen Mist gemessen, oder kann jemand diesen Effekt bestätigen (oder auch widerlegen)?

73 de Roland / DK1RM

Moin Ha-Jo,

Zitat von dj1zb

Sie sieht mehr aus wie ein Leistungsoszillator.

das soll es auch sein. Primär habe ich mir diese Schaltung zur (galvanisch getrennten) Stromversorgung eines PICs ausgewählt. Momentan "extrahiere" ich aus einer zusätzlichen Sekundärwicklung ca. 25mW, was bereits mehr als ausreichend ist. "Normalerweise" würde man für diesen Zweck wohl eher einen Schaltregler verwenden, aber der würde mir "zuviel HF-Müll" (in der Nähe einer Messstelle) erzeugen. Daher habe ich mir lieber eine "resonante" Variante ausgesucht. Die absolute Frequenz/Stabilität ist bei dieser Anwendung eher zweitranging. Vor meinen Experimenten bin ich immer davon ausgegangen, dass die Permeabilität eines Ferritkerns ohne Aussteuerung maximal ist, und mit steigender Aussteuerung nur abnimmt (->Sättigung). Und genau das hat meine "grosse Verwunderung" bei den Experimenten ausgelöst.

73 de Roland / DK1RM