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 Robert Heinemanns PSPICE-Seiten
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Durch Anklicken der folgenden (blauen) Links können Sie Simulationsbeispiele
zu den wichtig- sten RC- und LC-Oszillatoren auswählen:
Osz1: Pierce-Oszillator
Osz2: Wien-Brücken-Oszillator
Osz3: RC-Phasenschieber-Oszillator
Osz4: Colpitts-Oszillator
Osz5: Hartley-Oszillator
Osz6: Meißner-Oszillator
Beispiel Osz1:
PSpice-Simulation eines Pierce-Oszillators |
In der HF-Technik wird häufig der Pierce-Oszillator eingesetzt.
Die funktionsfähige Schaltung eines 8,842-MHz-Pierce-Oszillators zeigt
der folgende Schaltplan. In der Schaltung wird ein 8,842-MHz-Quarz mit
Rres = 23 Ω und Q = 29000 eingesetzt. Der zugehörige Quarz wurde
durch eine RLC-Schaltung modelliert, deren Bauteile geeignet dimensioniert
wurden.
Wegen der hohen Güte von Quarzen schwingen Quarz-Oszillatoren
nur sehr langsam an. Sie müssen also bei der Simulation des Pierce-Oszillators
mit einem Quarz der Güte Q=29000 eine recht lange „Final Time" (mehr als 29000 Periodendauern)
einstellen und außerdem (bei Step Ceiling = 2ns) etwas Geduld haben. Aber: Es
lohnt sich!
Die beiden folgenden Diagramme zeigen die Ausgangsspannung des Oszillators über
das vollständige Simulationsintervall und (darunter) über einen Ausschnitt am Ende des
Simulationsintervalls. Der Kurvenverlauf in der Ausschnitt-Darstellung verdeutlicht,
dass die Lage des Arbeitspunktes vermutlich noch verbessert werden kann.
Verlauf der Ausgangsspannung des Oszillators
Verlauf der Ausgangsspannung des Oszillators (Ausschnitt am Ende des Simulationsintervalls
Dimensionierungsformeln für das Quarzmodell wenn die Güte
Q, die Serienresonanzfrequenz fs, der Resonanzwiderstand bei Serienresonanz
Rs vorgegeben sind:
L = Q * Rs / 2 * p *fs
Cs = 1 / 2 * p * fs * Q * Rs
Die Parallelkapazität Cp entsteht durch die Kontaktierung des Quarzes.
Werte um 10 pF sind üblich.
Download der Simulationsdateien zum Pierce-Oszillator:
Falls Sie die Schaltung simulieren möchten, sich aber vor der Zeichenarbeit
scheuen, oder falls Sie mit dem Simulationssetup nicht
zurecht kommen, können Sie hier die Schaltung des Wien-Brücken-Oszillators
mit fertigem Simulationssetup im SCHEMATICS- oder im CAPTURE-Format herunterladen.
Zur Simulation benötigen Sie die Euromodifikationen zu PSpice,
die Bestandteil meines Buches sind.
Damit Sie nach der Simulation automatisch die vorgefertigten Probe-Diagramme erhalten,
müssen Sie vor dem Start der Simulation in SCHEMATICS die Option
ANALYSIS/PROBE SETUP/RESTORE LAST PROBE SESSION wählen, bzw in CAPTURE im Fenster
SIMULATION SETTINGS die Option PROBE WINDOW/SHOW/LAST PLOT.
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Für CAPTURE ab V10:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei pierce_cap.exe
herunter und starten Sie dann die Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen.
Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren der entpackten Dateien den Ordner
PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie anschließend aus CAPTURE
heraus pierce-oszillator.opj:
Laden Sie hier pierce_cap.exe (34 kB)
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Für SCHEMATICS:
Laden Sie die unten angebotene selbstex- trahierende ZIP-Datei pierce_sch.exe herunter und starten Sie dann die
Entpackung durch Doppelklick auf den Dateinamen. Das Entpackprogramm schlägt Ihnen zum Aufbewahren
der entpackten Dateien den Ordner PSpice-Beispiele vor. Ein guter Vorschlag. Starten Sie anschließend aus SCHEMATICS
heraus pierce-oszillator.sch:
Laden Sie hier pierce_sch.exe (34 kB)
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