Comprender el ácaro poderoso de Michigan

Estoy bastante interesado en este diseño de transmisor bastante simple llamado Michigan Mighty Mite, que se describe aquí:

https://makerf.com/posts/mighty_simple_shortwave_transmitter

Estoy familiarizado con circuitos resonantes y osciladores de cristal como estos:

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Sé que un resonador de cristal puede funcionar en modo "serie" o "paralelo", como se muestra en la imagen de arriba. Entiendo el principio detrás de estos circuitos básicos: el cristal actúa como un circuito de filtrado resonante y cuando se le aplica un voltaje, comienza a oscilar a su frecuencia resonante. Se evita que la oscilación desaparezca porque el amplificador de transistores la alimenta continuamente con energía.

Pero todavía no puedo entender cómo funciona el MMM. Estoy bastante confundido sobre si pertenece a la clase de osciladores en serie o en paralelo. Aquí hay una imagen del sitio web:

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Aquí parece que L1 y el condensador variable forman un circuito resonante, pero también está el cristal. Supongo que el cristal aquí es el elemento que determina la frecuencia, entonces, ¿qué hace el L1 y el circuito resonante del capacitor variable? También se toca el L1, y el grifo va al colector del transistor, lo que también es una diferencia con los osciladores en la imagen de arriba.

Así que estas fueron mis observaciones iniciales sobre las diferencias de este transmisor con los osciladores simples. Intenté buscar en Google, pero realmente no pude encontrar fuentes que explicaran este circuito más allá de breves resúmenes. Me gustaría que alguien con conocimientos me explicara este transmisor con mayor detalle. ¡Gracias!

Leí que está familiarizado con los dos circuitos principales, pero no creo que los entienda. Por ejemplo, en el circuito de la izquierda se describe que opera con un cristal resonante en serie pero, si fuera así, ¿de dónde viene el cambio de fase adicional para que este realmente oscile y no se comporte como un transistor con un condensador de retroalimentación? No estoy tratando de insultarte; Estoy tratando de señalar que hay sutilezas en los osciladores de las que no eres consciente...
.....Por ejemplo, en el oscilador Colpitts (imagen del lado derecho) ¿sabe que no funcionará sin que el emisor tenga una resistencia en serie interna? Sin esta resistencia, NO obtendrá el ángulo de fase de retroalimentación requerido para una oscilación sostenida. En otras palabras, cree que sabe cómo pueden funcionar A y B, pero hasta que comprenda mejor lo que actualmente cree que comprende, solo arañará la superficie. Como dije, no estoy tratando de insultarlo, sino de instarlo a que haga una pregunta más simple donde se pueda proporcionar una respuesta que brinde comprensión.
@Andyaka Sí, Andy, lo entiendo y creo que tienes razón.
Espero que sí, los osciladores pueden engañar y parecer simples, por lo que es fácil pensar que sabe cómo se comporta algo entonces, cuando se enfrenta a una nueva topología de oscilador, no hay nada en el tanque que pueda usar que pueda ayudar. Creo que Google generalmente hace un mal trabajo aquí pero, buena suerte, y si plantea otra pregunta sobre los osciladores, hágamelo saber.

Respuestas (2)

Vuelva a dibujar el Michigan Mighty Mite para que se ajuste al circuito del oscilador Pierce . La similitud debería ser obvia. R2 se ha omitido en el circuito MMM... Q2 está operando a una corriente mucho más alta que el Pierce de señal pequeña.

Se ha omitido el devanado del enlace acoplado a la antena en L2 de MMM, y el interruptor de llave en serie con R4 (27 ohmios) se reemplaza con un cortocircuito:

esquemático

simule este circuito : esquema creado con CircuitLab
En ambos circuitos, el cristal retroalimenta la señal de radiofrecuencia desde la salida del transistor (colector) a la entrada del transistor (base).
La carga del colector de alta impedancia del estrangulador RFC en el oscilador Pierce ha sido reemplazada por un circuito LC resonante paralelo en el MMM (L2 en paralelo con 365 pf).

El MMM es un oscilador de potencia que genera más potencia cuando L2 está conectado al colector a través de un grifo, en lugar de ir al extremo de alta impedancia de L2 (donde se encuentra con el cristal).

Pensar en blanco y negro sobre un cristal resonante en serie versus un cristal resonante en paralelo lo mete en algunos problemas. La mayoría de los osciladores de cristal le darán una frecuencia de salida que se encuentra en algún lugar entre la resonancia en serie de frecuencia más baja y la resonancia en paralelo de frecuencia ligeramente más alta .

Un 2N3904 está perfectamente bien para Q1 en el oscilador Pierce de baja potencia, pero probablemente se sobrecaliente en el circuito MMM (Q2). Se debe usar un transistor más grande, probablemente con un disipador de calor de sombrero de copa.

La forma en que lo dibujaste tiene mucho más sentido, puedo ver la similitud con el oscilador Pierce. Algunas cosas aún me desconciertan: ¿Por qué el circuito LC está reemplazando al RFC? Parece que aquí hay dos elementos de filtrado de frecuencia, el circuito LC y el cristal. ¿La frecuencia resonante del LC coincide con la frecuencia del cristal? Puedo ver que cuando encendemos la energía, el LC oscila a su frecuencia resonante. Pero luego está el cristal entre la salida del LC y la entrada del amplificador. ¿Qué hace allí? ¿Qué elemento determina la frecuencia del circuito?
Sí, la frecuencia de resonancia de LC debe coincidir con la frecuencia de resonancia del cristal. Dado que el cristal tiene una Q mucho más alta, determina la frecuencia de oscilación exacta. El LC permite una mayor potencia de salida: el acoplamiento del enlace a la antena hace coincidir la alta impedancia del colector con la baja impedancia de la antena. El LC también es un filtro de paso de banda que rechaza un poco los armónicos... este oscilador tiene una corriente de colector que probablemente sea rica en armónicos. Entonces, 3 cosas que hace el LC... alta Z a frecuencia oscilante, coincidencia de impedancia, filtro de paso de banda.
Bien, la imagen se está volviendo mucho más clara ahora. Una cosa más: ¿Por qué la retroalimentación se envía al grifo en la bobina? Esto parece bastante extraño. Usted mencionó que aumenta la potencia de salida, pero no veo cómo. Realmente no entiendo lo que quieres decir con "extremo de alta impedancia L2". Me disculpo por lo que puede ser una pregunta muy simple, ¡pero parece que mi comprensión de los osciladores no es tan buena como pensaba! Pero gracias por las respuestas, creo que casi entiendo esto.
@S.Rotos El "extremo de alta impedancia L2" es donde se une el cristal. Su extremo de baja impedancia es donde se conecta la fuente de alimentación. El grifo es de impedancia media. * Podría mover * el grifo al extremo de alta impedancia, todavía oscila. Pero ahora el colector ve una impedancia mucho mayor. El voltaje del colector ahora oscila muy fácilmente hasta el voltaje base en cada ciclo... no puede ser más negativo. En el punto de derivación de impedancia más baja, esta saturación de voltaje ocurre menos: la corriente del colector del transistor es mayor para llegar a este mismo punto de saturación... sale más energía.

El cristal debe pasar la retroalimentación a la base del transistor con el cambio de fase correcto en la frecuencia correcta. Si esto oscila, sucede. Obviamente, la frecuencia de oscilación está cerca de la frecuencia de resonancia del modo en serie del cristal.

La estructura de derivación y transformador del circuito resonante se desarrolla para mantener la forma de onda de oscilación lo suficientemente sinusoidal (= potencia de transmisión lo suficientemente baja en las frecuencias armónicas). Sus propios ejemplos de osciladores no prestan atención al contenido armónico.

Sintonizar el condensador de 365pF necesita algo. Se puede agregar una bombilla incandescente en miniatura (= una lámpara con filamento para una pequeña linterna) en serie con el cable de la antena.

AGREGAR debido al comentario:

Los osciladores de onda sinusoidal son amplificadores con retroalimentación. Oscilan como un sistema de sonido grita cuando se acerca demasiado el micrófono al altavoz. La oscilación ocurre en la frecuencia en la que la señal regresa de la salida a la entrada a través de la ruta de retroalimentación justo en el mismo ángulo de fase (= ciclos completos retrasados) como fue ingresada al amplificador y al menos tan fuerte o amplificada.

El cristal provoca cambios de fase muy variados en diferentes frecuencias. Los diseños de osciladores de cristal adecuados tienen el cristal en el lugar donde las condiciones de oscilación se cumplen solo en una frecuencia. En el poderoso transmisor, la retroalimentación de la salida del amplificador a la entrada del amplificador es lo suficientemente fuerte y provoca el cambio de fase correcto cerca de la frecuencia del modo de resonancia en serie del cristal.

Armónicos: Una onda sinusoidal pura es un sueño. Los osciladores prácticos distorsionan la forma de onda. La bien conocida matemática de la serie de Fourier o una prueba práctica con un transmisor y un receptor de radio demuestra que los osciladores prácticos envían a una serie de frecuencias. Si el cristal es para 7MHz, también hay alguna salida a 14, 21, 35, 42, 56...Mhz, todo al mismo tiempo. El circuito resonante en la salida puede diseñarse para ser también parte del circuito de retroalimentación y un filtro de paso de banda que atenúa las frecuencias no deseadas lo suficientemente débiles como para dejar de generar quejas.

La toma y el transformador hacen posible que el circuito resonante tenga al mismo tiempo una atenuación lo suficientemente baja para la frecuencia de transmisión y una atenuación lo suficientemente alta para otras frecuencias. El diseño adecuado necesita matemáticas variables complejas y ya se investigó seriamente cuando se introdujeron los tubos de electrones en las radios.

Sintonización: este circuito funciona solo si el filtro de salida está sintonizado para no atenuar la frecuencia del cristal. Necesita algún indicador de salida existente. Ajuste el condensador para la corriente máxima en el cable de la antena (= luz más brillante en la lámpara en serie). El ajuste correcto es fundamental.

Sus propios osciladores de ejemplo: el más a la izquierda tiene la retroalimentación a través del cristal. El más a la derecha es un poco complicado. El transistor se usa como amplificador de base común, la entrada está en el emisor. La retroalimentación es a través de C1. El cristal en este circuito actúa como un filtro de salida resonante paralelo y el contenido armónico es obviamente más bajo que en el circuito más a la izquierda.

Un enlace a la teoría general del oscilador (sin osciladores de cristal, todas las aplicaciones son para bajas frecuencias con partes de TI)

https://www.ti.com/lit/an/sloa060/sloa060.pdf

Gracias pero no entiendo nada. En la primera parte: ¿Qué retroalimentación y qué cambio de fase? ¿Y cómo es obvio que la frecuencia está en la frecuencia de resonancia del modo en serie? En la segunda parte: ¿Cómo hace el tapping para que la oscilación sea lo suficientemente sinusoidal? Y por último: ¿Qué quiere decir con "sintonizar el condensador de 365pf"?
@ S.Rotos Anunciaste que entiendes los osciladores. No es verdad. Aparentemente, no considera a los osciladores de onda sinusoidal como amplificadores con retroalimentación, que es la forma práctica de pensar si uno quiere entender los diseños. El cristal se comporta en términos de corriente y voltaje como un circuito LC de pérdida ultrabaja, tan baja pérdida que es imposible de replicar con bobinas y capacitores. Agregué más a la respuesta.
Pero mi confusión con este circuito no fue realmente sobre la teoría de los osciladores sino más bien con el diseño confuso del circuito MMM como se muestra en la imagen. Me cuesta ver cosas como dónde está la salida del circuito resonante, dónde está la entrada al amplificador, exactamente cuáles son las fases de la señal en cada punto, etc. Mi confusión es difícil de describir con palabras, veré si puedo. mejora la pregunta..
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