Control de amplitud del oscilador Colpitts

El siguiente circuito es el oscilador de frecuencia de batido en un receptor superhet. Q1 es un oscilador Colpitts cuya salida está amortiguada por Q2. C3 es un trimmer para afinar la frecuencia.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El circuito oscila a la frecuencia esperada de unos 20 MHz, pero la amplitud de salida es muy inestable y salta al azar en al menos un orden de magnitud, aparentemente sin provocación. También es demasiado bajo: obtengo alrededor de 3-30 mV (rms), y necesitaría al menos alrededor de 300 mV. ¿Cómo puedo predecir la amplitud de salida de este oscilador y qué puedo hacer para obtener una amplitud más estable y más alta?

Otra cosa que he notado es que el oscilador alrededor de Q1 produce una onda sinusoidal relativamente pura si la corto en R2, pero tan pronto como agrego la etapa del amplificador, se distorsiona significativamente. ¿Puedo hacer algo para arreglar eso? Y Q2 funciona bastante caliente.

Esta pregunta está relacionada, pero no estoy seguro de que los consejos que se dan allí se apliquen en esta situación:
¿Cómo aumentar la amplitud de un circuito oscilador colpitts?

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Algunos experimentos basados ​​en las sugerencias de KD9PDP. Hoy obtuve amplitudes un poco más consistentes de aproximadamente 200 mV, por lo que podría haber un problema con algunas de las mediciones anteriores. Es posible que no siempre tuviera la carga correcta en la salida (si no fuera solo por el clima). Sin embargo, todavía necesito aumentar la amplitud en al menos un 50%.

El aumento de C1 tiene poco efecto en la salida hasta al menos 570 pF (100+470 en paralelo). La amplitud cambia en no más de un 10%. Después de agregar 2.2 nF en paralelo a C1, la oscilación no comienza.

Después de aumentar R6 a 1k, Q2 entra en corte y distorsiona la media onda negativa. Sin embargo, puedo salirme con la mía elevando R6 a 390 Ω antes de que se establezca la distorsión, y luego Q2 se mantiene notablemente más frío.

Eliminar R2 también causa corte y distorsión para todos los valores de R6 que probé.

Respuestas (2)

Aumentar la relación de C1 a C2 debería ayudar a aumentar la amplitud y la estabilidad. Además, no estoy seguro de si se necesita L1 ya que tienes un cristal. Puede usarlo para afinar un poco, pero creo que podría hacerlo inestable (o al menos limitar un poco el rango de estabilidad).

L1 tendría sentido si L1/C3 forzara la oscilación en el tercer armónico, pero a 20 MHz claramente ese no es el caso.
Gracias por las sugerencias. Probaré esto lo antes posible. El objetivo de L1/C3 es poder desafinar el oscilador en aproximadamente 3 kHz para la operación de banda lateral superior/inferior. En realidad, hay dos copias de C3, conmutadas por un relé. Supongo que no debería haber simplificado el esquema.
@zrnzvxxy oh, eso es genial, tal vez intente simplemente cambiar c3 sin L1, vea cómo funciona. C3 solo debería ser suficiente para desafinar. Es posible que L1 no sea necesario (pero tal vez ayude, depende de los detalles de los parámetros del cristal)
@zrnzvxxy Además, con respecto a su segunda pregunta, intente hacer R 6 más grande (¿1k?) y posiblemente eliminando R 2 . La impedancia de entrada es algo así como β R 6 + R 2 , y ya que tienes R 6 , todo lo que R 2 lo que hace es agregar una caída de voltaje innecesaria. Un mayor R 6 reducirá la corriente de reposo a través de Q2, reduciendo el calentamiento.
@ KD9PDP Probé algunas cosas más hoy, vea las ediciones de la pregunta. La amplitud de salida fue un poco más consistente hoy, no estoy completamente seguro de por qué, pero aún así es definitivamente demasiado baja. Intenté cambiar la relación C1/C2 aumentando C1, pero eso solo tuvo un efecto muy pequeño.

En las mediciones posteriores a la publicación de la pregunta, observé una amplitud más estable de aproximadamente 180-200 mV (rms), por lo que sospecho que hubo algún problema con las mediciones originales, aunque no sé exactamente qué. Sin embargo, aun así, la amplitud de salida era demasiado baja y, como resultado, el receptor tenía una sensibilidad muy pobre.

Según el consejo que recibí, intenté variar la relación C1/C2 cambiando uno o ambos, pero esto no afectó la salida en más del 10 % para ninguno de los valores que probé. Cuando cambié demasiado los valores, el circuito dejó de oscilar.

Esto es lo que ayudó:

  • Cambié Q1 por un transistor con una ganancia ligeramente mayor (específicamente, un BC548C en lugar del 2N3904).
  • Aumenté el valor de R6 a 390 Ω para aumentar la impedancia de entrada de la segunda etapa.

Juntas, estas dos medidas aumentaron la amplitud de salida a unos 300 mV, lo que mejoró sustancialmente la sensibilidad del receptor, así que estoy contento. El aumento de R6 también redujo el calor disipado por Q2.

R2 se dejó intacto ya que eliminarlo causó distorsión en Q2. También lo hicieron los valores más altos de R6.

Mantuve L1 porque me resultó difícil sintonizar el oscilador con precisión a la frecuencia correcta sin el inductor.

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