¿Cómo simular un oscilador de cristal de 2 MHz usando LTSpice?

Las dos fuentes de voltaje que tiene para los rieles opamp deben ser fuentes de CC.

Utilice el tipo de análisis transitorio.

Los osciladores a menudo causan problemas a un simulador. Dos posibilidades. Cuando realizan el paso inicial de resolución de CC, no logran converger, ya que el punto sobre un oscilador es que es inestable. O en el mundo real, el oscilador comienza retroalimentando el ruido, y un simulador ideal es silencioso, por lo que no hay nada para iniciar la oscilación.

Puede solucionar ambos problemas configurando las condiciones de "voltaje inicial" para uno o más condensadores o nodos. Esto puede romper el circuito de retroalimentación de un circuito inestable y dar una patada a uno que necesita ser iniciado. Utilice la directiva .ic. C1 y C2 serían candidatos ideales para esta intervención.

C1 y C2 se ven terriblemente grandes para un oscilador de 2 MHz, ¿estás seguro de que tienes los valores correctos?

Intentaré mantener esto simple: -

• Con RL igual a 100 kohm y C2 igual a 100 nF, crea un filtro de paso bajo con una frecuencia de corte igual a 159 Hz.
• A 1,59 kHz la atenuación es de 20 dB ya 15,9 kHz la atenuación es de 40 dB (es decir, aumenta a 20 dB por década en frecuencia).
• A 159 kHz, la atenuación será de 60 dB ya 1,59 MHz la atenuación será de 80 dB.

Entonces, a 2 MHz, la atenuación será un poco más de 80 dB. ¿Cómo puede esperar que este circuito oscile cuando la ganancia (formada por RF y R1) es solo diez? Piensa en lo que estás haciendo aquí.

Pero empeora porque, para la resonancia en serie (eso es lo que este diseño intenta emular), hay un nivel adicional de atenuación causado por CS y C1. Tanto CS como C1 forman la rama capacitiva de un circuito en serie sintonizado, pero dado que CS es solo 0,0122 pF y C1 es 10 nF, hay una atenuación adicional de 820 000 o 118 dB en C1.

Esperemos que ahora se dé cuenta de que RL, C1 y C2 son valores totalmente inapropiados. Si, como dices en un comentario, tu libro dio estos valores, deberías comprar unas gafas de lectura o tirar el libro.

¿Alguien puede guiarme qué funciones debo elegir para la fuente de voltaje?

Las únicas fuentes de voltaje que puedo ver son los suministros de CC al LT1001 y, a 15 voltios, parecen adecuados pero, ahora que estamos hablando del amplificador operacional, eche un vistazo a la hoja de datos y verá que tiene una ganancia. -producto de ancho de banda (GBP) de típicamente 0,8 MHz. Esto significa que el amplificador operacional se queda sin vapor y no puede proporcionar amplificación de voltaje a una frecuencia superior a 800 kHz.

En otras palabras, el amplificador operacional es totalmente inadecuado para funcionar como un oscilador Pierce a 2 MHz.

Entonces, elija un amplificador operacional con un GBP mayor que (digamos) 50 MHz, haga que RL sea más como 100 ohmios (no 100 kohms), y haga que C1 y C2 sean más como 10 pF (picofaradios) y podría funcionar.

Primero lea la respuesta de Neil_UK y luego esto.

Un desafío adicional para simular un Crystal (o un modelo del mismo) es que un Crystal tiene un Q o factor de calidad muy alto .

Esto significa que se necesitan muchos ciclos para cambiar la cantidad de energía en el circuito de resonancia de Crystal. Esto significa que es muy poco práctico simular un oscilador de este tipo en una simulación transitoria (tiempo) ya que llevará mucho tiempo alcanzar un estado estable ya que los cambios de amplitud tardan mucho (muchos ciclos de esos 2 MHz).

Antes de que pueda siquiera pensar en simular un oscilador de cristal y obtener resultados significativos, le recomiendo encarecidamente que adquiera experiencia en el uso de osciladores que no sean de cristal.

Para simular un oscilador correctamente, debe saber cómo determinar si tiene suficiente ganancia de bucle. Con un oscilador de cristal, puede dejarse engañar muy fácilmente por la alta Q porque cuando excita el cristal, parece seguir oscilando en la simulación, mientras que en la práctica la oscilación se extinguirá.