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09/09/2010 #1

Avatar de seaarg

Como estabilizar oscilador a cristal?
He construido el oscilador a cristal que adjunto, el integrado es schmitt trigger.

Como no dispongo de formulas, he probado distintos cristales: 4, 8, 10, 12,16 y 20 Mhz y distintos valores para R2, R1 y C1.

Quiero hacer oscilar esto a la frecuencia fundamental del cristal.

En la aplicacion, un sensor capacitivo, C2 es de 35pF y variable de acuerdo al objeto frente al sensor. De todos modos, para mis pruebas quite directamente C2, y probe tambien poner un C2 fijo de 10pF y de 47pF.

El unico cristal que pude hacer oscilar ESTABLE es el de 4 Mhz (oscilando aprox a 3.6 Mhz, no se si es mala medida de mi frecuencimetro o oscila a menos de lo que deberia) con R2 = 100K, R1 = puente (0 ohms) y C1 = No colocado. C2 = 35pF

Con este cristal logro que la oscilacion se mantenga estable y solo varie algunos HZ de acuerdo a la distancia del objeto al capacitor sensor.

Para mi aplicacion me conviene poner cristales de mas F, pero ninguno de los otros lo pude hacer oscilar estable. Algunos varian aleatoriamente en miles de Hz, otros empiezan a unos determinados mhz pero van reduciendo decenas de hz por segundo (llamativamente, muy similar a una carga o descarga lenta de un capacitor).

Tambien probe subir el valor de R2 hasta 1M, poner 10pF en C1, poner R1 en 10K, etc. etc. pero con el metodo de prueba y error consigo resultados horribles, o medianamente estables... pero nada ESTABLE como con el de 4 mhz.

Aclaro que las entradas no usadas del inversor estan a masa, y en paralelo a C2 (o sea, en la entrada del primer inversor) puse un R de 10M a masa. Mismo resultado.

Alguien me podria decir con que valores de componentes puedo hacer oscilar esto a la F fundamental, establemente? Alguna formula, apunte o algo que no encuentro nada al respecto. Encontre una que calcula la capacidad de la carga, o sea, C1 pero tambien lei en apuntes que sin no pongo C1 entonces el oscilador funciona a la F fundamental.

Espero que alguien me pueda dar una mano con esto, estabilizarlo a mas de 4 mhz es lo unico que me separa de terminar un proyecto largo.

Muchas gracias a quien lea esto.
10/09/2010 #2
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Aquí hay algo sobre el calculo del oscilador a cristal.
http://html.rincondelvago.com/oscila...e-cristal.html
10/09/2010 #3

Avatar de seaarg

Respuesta: Como estabilizar oscilador a cristal?
Excelente y muy claro apunte Fogonazo. Y eso que le di duro a google tanto en castellano como en ingles pero nunca habia caido en esa pagina. Mis terminos eran crystal oscillator inverter, etc.

Una duda de notacion matematica: fr=(1/2pi*"(LC)) que significan las comillas(") en esta ecuacion?

De este apunte obtengo que no estaba errado yo en querer variar un poco la F de acuerdo al capacitor de entrada. Ahora es cuestion de ajustar las R y el otro C de acuerdo a este apunte y ver que pasa.
10/09/2010 #4
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Respuesta: Como estabilizar oscilador a cristal?
seaarg dijo: Ver Mensaje
....Una duda de notacion matematica: fr=(1/2pi*"(LC)) que significan las comillas(") en esta ecuacion?
El que escribió no controlo bien lo que hizo.
De este apunte obtengo que no estaba errado yo en querer variar un poco la F de acuerdo al capacitor de entrada. Ahora es cuestion de ajustar las R y el otro C de acuerdo a este apunte y ver que pasa.
Ojo al piojo, es cierto que con algo de capacidad extra puedes "Cargar" al cristal y bajar un poco la frecuencia de resonancia, pero también pierdes algo de estabilidad.
10/09/2010 #5
Excluido


Respuesta: Como estabilizar oscilador a cristal?
Si quieres que el oscilador funcione, le dejo este circuito de guia. El autor es Dejan Kaljevic, y es muy conocido en el tema del GSM.



Haga las siguientes modificaciones en su circuito:
  • Los integrados CMOS de la serie 40xx necesitan que la fuente de voltaje sea mayor de 5V para operar a frecuencias superiores de 4MHz.
  • Para asegurar que la compuerta CMOS funciona como amplificador lineal, el valor de R2 tiene que ser igual o mayor a 1M.
  • Utilice un trimmer en lugar de C1, con el podra ajustar la frecuencia.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: gif SIM reader by Dejan Kaljevic.GIF (9,6 KB (Kilobytes), 244 visitas)
10/09/2010 #6

Avatar de seaarg

Respuesta: Como estabilizar oscilador a cristal?
Fogonazo dijo: Ver Mensaje
El que escribió no controlo bien lo que hizo.
Pues le erro en dos o tres formulas

Fogonazo dijo: Ver Mensaje
Ojo al piojo, es cierto que con algo de capacidad extra puedes "Cargar" al cristal y bajar un poco la frecuencia de resonancia, pero también pierdes algo de estabilidad.
Correcto, lo importante en mi caso seria que la fundamental sea estable a "maxima" distancia desde el sensor.. o sea, con el valor minimo de capacitor (+-40pF lastima que depende del calor que haga pero en mis medidas fue desde 35pF a 47pF)

Mandrake: Gracias por tus datos. En este circuito usan un 7404, si no me equivoco es inversor comun, no schmitt trigger. ¿Habra alguna diferencia? Asi, pensando libremente, quiza el schmitt trigger con sus umbrales perjudique la estabilidad de la oscilacion, aunque en mis pruebas se comporto mas estable que un comun.

Por otro lado, anoche reemplace la resistencia de realimentacion y puse 1M. Quedo un poco mas estable pero no lo suficiente (varia unos 50-150hz hacia arriba y hacia abajo en cada medida por un tiempo de 1s, con un cristal de 8mhz)

Si, pense en un trimmer y la verdad que tendria que conseguir uno asi le dejo la posibilidad de calibracion.

En el esquema que pones, el cristal es de 3.57 mhz, o sea, "cercano" a 4mhz y las capacidades de carga son 33pf... llamativamente "cerca" de los valores que me dieron estabilidad a mi con cristal de 4mhz (47pF)... media 3.6xxxxx pero super estables, ni un hz de mas ni de menos.

offtopic: El circuito de sim reader que pusiste me lo agendo... es muy interesante!
10/09/2010 #7
Excluido


Respuesta: Como estabilizar oscilador a cristal?
Los Schmitt trigger tienen la propiedad de histeresis en las entradas; pero si el oscilador funciona, la histeresis no afecta el funcionamiento lineal del CMOS.

Para que entienda mejor el tema, mira el documento Circuitos Analógicos con inversores CMOS que adjunto.

seaarg dijo: Ver Mensaje
. . . En este circuito usan un 7404 . . .
No señor , es el 74HC04, y es un CMOS de alta velocidad y compatible pin a pin con la version TTL. Esa configuracion de oscilador no funciona con ninguna de las familias TTL originales, solamente CMOS.

seaarg dijo: Ver Mensaje
. . . Por otro lado, anoche reemplace la resistencia de realimentacion y puse 1M. Quedo un poco mas estable pero no lo suficiente (varia unos 50-150hz hacia arriba y hacia abajo en cada medida por un tiempo de 1s, con un cristal de 8mhz) . . .
Para asegurar que la compuerta CMOS funciona como amplificador lineal, el valor de R2 tiene que ser igual o mayor a 1M (yo intentaria 10M).

La familia CMOS de la serie 40xx, necesita que el voltaje de la fuente sea mayor de 5V, para operar a frecuencias superiores de 4MHz. Si quiere alcanzar los 20MHz, utilice el maximo voltaje operativo: que es 15V.

Mensaje # 500 #

Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf Circuitos Analógicos con inversores CMOS.pdf (305,5 KB (Kilobytes), 49 visitas)
10/09/2010 #8

Avatar de seaarg

Respuesta: Como estabilizar oscilador a cristal?
Gracias por compartir el documento, lo voy a leer en profundidad, me interesa mucho.

No sabia que no funcionaba con TTL, es extraño que probe este oscilador con un HD74HC14P pero no funcionaba bien, el que mejor resultados me dio fue el 40106 (seguramente por error de valores).

Voy a probar con 10M, me parecia un exceso pero de nuevo, ahi esta mi falta de estudio sobre el tema

Y sobre la frecuencia y voltaje, estoy alimentandolo con 9V y 20mhz no serian un requerimiento, creo que mi aplicacion funcionaria muy bien con 8 o 10mhz... me explico:

Todo funciona en mi aplicacion en base a la variacion de frecuencia que produce un objeto sobre el oscilador al aproximarse al capacitor sensor. Dicha variacion, con un frecuencimetro casero que cuenta pulsos durante 1 segundo es optima para mi idea (a 4Mhz), pero el tiempo de refresco de 1 segundo es demasiado largo y no puedo contar por 1/2 para luego multiplicar por 2 porque estaria "redondeando" los pocos pulsos de menos que existen al acercarse.

Entonces, para contar durante 1/2 segundo, duplico la velocidad del oscilador a 8mhz y tendria un resultado similar (y mas sensible aun si llevo a 12,16 o 20mhz... este ultimo probado y funciona muy bien pero tuve problemas de estabilidad)

Todo este lio es para terminar de afinar el prototipo de la version 3 de esto: Aporte: Estacionamiento asistido (parking aid) NO ultrasonido

Que la verdad que me esta obligando a aprender mucho y me encanta.
Respuesta
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