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Guest

Une documentation intéressante sur les filtres à quartz

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F0CRU

Bonjour à tous,

Désolé je déterre un peu...

Une question pour David.

Je me permet de vous contacter pour une question au sujet de votre montage 'testeur de quartz'.

Vous utilisez des BF199, pourrais-je les remplacer par des classique 2N2222 ? Ce sont tous les 2 des NPN, mais peut avez vous eu de meilleurs résultats avec l'un plutôt qu'avec l'autre  ?

Et enfin, j'ai un fréquencemètre de table, cela suffit pour cette réalisation ?

Par avance merci de votre réponse.

Meilleurs 73's

Stephan, F0CRU

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F4HTQ

Bonjour Stéphane,

Avec un 2N2222 baissez un peu la valeur de R2 ( passez a 47k) et celle de R1 ( passez a 1k, voire a 470 Ohms).

c'est un transistor qui a besoin d'un peu plus de courant pour marcher a son gain optimal.

Si vous avec un 2N3904 c'est mieux.

Si vous avez un MPSH10 vous pouvez garder le montage de base.

j'avais mis pour ma part des BF199 car j'avais besoin de garder un signal fort pour les quartz les plus élevés ( 30Mhz ), avec un 2N3904 je n'arrivais plus a avoir un niveau suffisant pour déclencher le compteur ( TTL ) du microcontrôleur passé les 16Mhz.

Avec un véritable fréquencemètre à l'entrée "amplifiée", vous n'aurez pas ce problème.

David.

EDITION:

Avec un fréquencemètre externe qui rentre en haute impédance, vous pourriez même vous passer du second transistor, en branchant directement le fréquencemètre sur C5.

je remet ici le schéma et la photo

schema.png

 

IMG_0963.JPG

Edited by F4HTQ

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F0CRU

Bonjour David,

Merci de votre réponse.

Il me semble avoir des 2N3904. Si j'en ai, j'utiliserais ceux là à la place des 2222.

Pour le fréquencemètre j'ai en fait 2 solutions. Soit un fréquencemètre de table, soit un de ces modules chinois que l'on trouve sur la bay.

Donc le montage seras identique au votre pour tester les deux solutions.

Merci et meilleurs 73's

Stephan

 

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F6CER

Bonjour

si je peux ajouter mon grain de sel pourquoi ne pas prendre le problème de facon un peu plus académique ? n’importe quel transistor peut se monter , il suffit de les polariser correctement :

-on commence par le second étage : sans aucun quartz connecté on ajuste sa résistance de base R4 pour que la tension sur le collecteur soit a peu près égale à la moitié de la tension d’alimentation

- le premier étage doit commencer a conduire sans le quartz,  on choisit R2  pour que la tension sur l'émetteur soit de 1 ou 2 Volts :lorsque l’on insère un quartz, l’oscillateur démarre et le transistor s’auto-polarise en fonction de l’activité 

En ce qui concerne la connection d’un fréquencemètre , la chose critique n’est pas la tension de sortie du montage mais surtout la forme de l’onde  : tel quel il y a quantité d’harmoniques qui perturbent les fréquencemètres les plus simples : il vaudrait mieux placer une résistance entre l’emetteur de Q1 et C5 pour limiter la tension de sortie et éviter que le deuxieme transistor ne soit completement saturé : sa valeur peut aller de 1K à 4K7 mais on ne peut avoir une bonne idee de la chose qu’en regardant la sortie a l’oscillo donc ..... dans le doute une 1K5 ou une 2K2 feront parfaitement l’affaire

bons essais

  • Message intéressant 1

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F0CRU

Bonsoir Georges,

Merci pour ces informations technique précieuses. Les transistors sont pour moi une grande source de question.

Oui pourquoi pas ne pas avoir cette démarche.

Si j'ai le temps ce Week-end, j'attaque le montage.

Encore merci.

73's Stephan

 

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F0CRU

Bonjour à tous,

Retour d'expérience sur la platine de mesure de quartz de David.

La gravure du CI à été faite manuellement à la Dremel avec une fraise sphérique.

Finalement n'ayant pas de 2N3904, je suis rester sur du 2N2222. Dans un premier temps je suis rester sur les valeurs de R1 et R2 préconiser par David pour ce transistor et qui correspondait au valeur de mesure données par Georges. Pour le reste tout est identique sauf pour l'interrupteur(non monté).

PlatineQT.jpg.04d9e4fd3f2f61377c2224a981dddbd9.jpg

Une fois la connexion avec le fréquencemètre (Tritron) et la mise sous tension faite, je teste un quartz de 22Mhz.

image.jpeg.2c4f2f6940cf9093cfe59240db4bcdbf.jpeg

Puis un quartz de 10.240 Mhz

image.jpeg.330063a6a1a7d12b0d13fe837c463cf4.jpeg

Et puis tant que j'avais les mains dans le 'cambouis', je fait aussi du coup le test avec un module fréquencemètre chinois ici avec le quartz de 22 Mhz.

image.jpeg.2c5dafc57ab5f522e8871c6efcc09eda.jpeg

A noter que j'ai tester un quartz de 26 Mhz, mais là ça bloque. D’où l'utilisation par David de transistor BF99 pour les fréquences plus élevées.

Voilà, je vais pouvoir mesurer et contrôler mes quartz pour mes projets en cours.

Merci à David et Georges pour l'aide apportée.

Meilleurs 73's

Stephan.

 

 

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F4HTQ

Bonjour Stephan,

Félicitations !

Le fréquencemètre "Chinois" que vous utilisez est un truc bien pensé. J'en possède quelques uns.

on peut programmer dessus une FI, la sauvegarder dans la mémoire, dire si on est en USB ou LSB, ce qui permet de l'utiliser sans un Tx ( ou Rx ) à un changement de fréquence.

De plus, les auteurs sont "malins", la fréquence qu'ils ont pris pour le microcontrôleur ne pollue aucune bande amateur ( ni la fondamentale, ni ses harmoniques). 

Cet afficheur est idéal pour construire un Tx avec VFO analogique tout en ayant un affichage précis de la fréquence de travail.

Par contre pour caractériser des quartz ( déterminer les paramètres du circuit équivalent), ce qui est le but initial de ce montage, ça manquera de précision au niveau de l'affichage. Sur les fréquences élevées, le dernier digit est sur des centaines de Hertz ce qui est un peu juste pour mesurer la variation de fréquence quand on commute le condensateur série. Idéalement il faudrait rester sur une précision de l'ordre de la dizaine de Hertz.

Dans ce cas la, lui préférer le fréquencemètre de table.

Bon dimanche.

David.

 

 

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F0CRU

Bonjour David,

Merci.

L'idéal serait de mettre ce montage dans une boite...

Ces petits afficheurs sont vraiment pratique.

Par contre je ne savait pas qu'on pouvait les programmer pour la Fi et autre. Vu que je n'ai pas eu de doc avec. Avez-vous de la doc pour cela ?

Merci.

73's

Stephan

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F4HTQ

Je ne suis pas sur d'avoir eu la doc.

il faut jouer avec les deux switch qui sont derrière, ils permettent de tout sélectionner.

https://i.ebayimg.com/images/g/2g8AAOSwhplaa3~T/s-l1600.jpg  ( les deux petits trucs jaunes a droite).

au moment ou on doit rentrer la fréquence IF , un des switch permet de changer le digit que l'on édite et l'autre permet de changer sa valeur.

 

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F0CRU

Ah Ok.

Là, ça demande expérimentation et test.

Merci de l'info.

73's

Stephan

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F4HTQ

Bonjour,

Tri selon l'ESR d'un lot de 60 quartz 20Mhz de "marque" KATO achetés sur eBay. ( j'ai mesuré avec mon analyseur d'antenne).

 

20Mhz_ESR_Sorting.JPG

 

Dans les +++ j'en ai eu un qui monte a 35!

A noter que ceux qui étaient a la rue coté ESR étaient souvent pas mal décalés en fréquence, mais pas tous.

Une fois les quelques canards boiteux écartés, ça va être au tour du tri en fréquence.

David.

EDIT: a noter que dans ce lot ça se promène aussi pas mal en fréquence, c'est très hétérogène.
A coté de ça j'avais un lot acheté chez RS, bien plus cher, mais qui était bien plus homogène en ESR et fréquence.

Edited by F4HTQ

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F0CRU

Bonjour David,

Je ne sais pas si c'est courant dans les quartz, mais là vous avez pas mal de boiteux....

Je crains le tri en Frèquence

A suivre.

73's

Stephan

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F4HTQ

Bon...

Pour l'instant ça se présente très bien. Toutes les mesures que j'ai pu faire tombent très proches de ce que donnais la simulation.

IMG_1910.JPG

 

Rapidement monté ce soir, je n'ai pas encore mis les LC d’adaptation d'impédance ( je m'en occuperais demain), mais j'ai juste rajouté des résistances de 120 Ohms en série sur l'entrée afin d'avoir les 170 Ohms dont il a besoin.

Même chose pour ce qui est de relier les boitiers à la masse, ça sera aussi pour ce week end.

Donc.

La bande passante à -6dB est pile de 2500Hz.

les ondulations sont trop faibles pour être mesurées ( a l'oscilloscope on remarque a peine que ça varie ).

Et quand on est hors bande, ça tombe très vite ( de l'ordre de 10dB tous les 150Hz).

Pour les pertes d'insertion je pourrais les mesurer quand j'aurais fais l'adaptation d'impédance, mais je m'attend à un truc quand même assez performant vu le faible ESR des quartz et l'impédance relativement importante présentée par le  filtre.

Donc, en gros:

filtre a 20Mhz, QER, 12 Quartz ( triés en fréquence et en ESR ), capas de 47pF ( ceramique COG-NPO ), se charge en 170 Ohms.

Destiné à la FI de mon prochain Tx ( multibande ).

Bonne soirée.

David.

 

 

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F4HTQ
Il y a 6 heures, F0CRU a dit :

Bonjour David,

Je ne sais pas si c'est courant dans les quartz, mais là vous avez pas mal de boiteux....

Je crains le tri en Frèquence

A suivre.

73's

Stephan

Bonsoir Stéphan,

j'ai fais mon filtre en me servant dans les quartz qui avaient en ESR  8, 9, ou 10 Ohms.

j'ai pu en sortir 12 avec 150Hz comme plus gros écart de fréquence entre le plus bas et le plus haut.

Quand tu fabrique un filtre a quartz tu passe beaucoup de temps a mesurer et trier.

Généralement les radioamateurs ne trient pas avec l'ESR.. mais j'ai déjà eu un filtre qui avait des pertes d'insertion très mauvaise car dans le lot des quartz que j'ai pris il y en avais un de particulièrement mauvais.

En ne mesurant que la fréquence, on ne s'en rend pas compte.

David.

 

Edited by F4HTQ

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Guest

Bonjour David,
 

Il y a 6 heures, F4HTQ a dit :

Généralement les radioamateurs ne trient pas avec l'ESR.. mais j'ai déjà eu un filtre qui avait des pertes d'insertion très mauvaise car dans le lot des quartz que j'ai pris il y en avais un de particulièrement mauvais.


Il serait intéressant d’expliquer ce qu'est l'ESR et en quoi il peut être gênant dans l'utilisation d'un quartz, sachant que ce dernier a plusieurs utilisations, dans les filtres mais aussi les oscillateurs.


Bonne journée,
Philippe

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F6CER

Bonjour

l'ESR est un terme très à la mode utilisé pour caractériser la résistance série équivalente d'un condensateur  et ce dans des cas bien définis, on peut supposer qu'il s'agit de la résistance de pertes due à un "Q" non infini

on peut d'ailleurs se référer à ça :

http://www.matel-piezo.fr/fr/technique-et-qualite/notes-techniques.html

www.physique.ens-cachan.fr/laboratoire/experiences/fichiers/diapaquartz.pdf

https://www.ecsxtal.com/quartz-crystal-design-parameters

bref c'est la résistance de pertes série mais bien réelle , B) , plus elle est réduite , meilleur est le quartz

Edited by F6CER

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Guest
Il y a 2 heures, F6CER a dit :

'ESR est un terme très à la mode

La question était posée à David. De mon côté, j'ai déjà quelques notions sur le sujet. Je voulais surtout avoir des informations sur son application aux Quartz comme le fait David puisqu'il nous dit que les radioamateurs n’en tiennent généralement pas compte.

 

--
 

 

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F6ITU

Salut David et all

avec un Q moins élevé mais un usage plus pratique dans un transceiver, il y a le montage de YU1LM, à bande passante variable 

http://yu1lm.qrpradio.com/XTAL-VAR FILTER-YU1LM.pdf

on peut aisément le doubler pour améliorer la pente, un petit ampli faible bruit large bande (astuce de Sam Wetterlin) au milieu pouvant compenser les pertes d'insertion 

Filtres_1.JPG

filtre du milieu (à droit, un classique "4 poles vite fait sur le gaz")

YU1LM.jpg

Tel que monté, il entre et sort en 50 Ohms. Je l'ai utilisé en filtre de résolution sur un analyseur, mais encore jamais en version variable avec des varicap sur un transceiver (et probablement d'ailleurs jamais, les filtres à quartz devenant de plus en plus rares avec le recul des techniques analogiques)

Etant d'un naturel particulièrement flemmard, j'utilise l'outil de mesure de quartz du soft de DG8SAQ "VNWA" (avec un hardware soit vnwa, soit N2PK, peu importe)

il discrétise d'ailleurs les composantes L,C et R série, C// , Q, fréquences = et // etc. Le reste est affaire de clics souris sous excel, lequel sert au passage à dessiner de belles courbe de distribution, plus faciles à interpréter qu'une série de chiffres lors de la sélection finale. Suffit de ne pas oublier le feutre pour numéroter les composants, sinon, c'est vite le capharnaüm. Le seul inconvénient de ce soft est que l'on ne peut trier que par paquets de 50 cailloux d'un coup, sous peine d'explosion du logiciel. (BoF lié à une lib du commerce... c'est stupide)

pour avoir trié des batch de plus de 500 cailloux de la même fréquence, j'ai vite appris certaines astuces : 

- toujours relier le DUT à la masse par un système de pinces par exemples (meilleur répétabilité des mesures... sans masse, c'est assez "fluctuant")

- Eviter que la pince prenne appuis sur les flancs du boitier, les surpressions faussant grandement les mesures

- grouper cette corvée dans le temps ou faire gaffe à la température de la pièce si l'on envisage d'effectuer le boulot sur plusieurs jours

- je jamais travailler avec un appareil de mesure à peine tiédasse qui n'aura chauffé que deux petites heures (je l'ai crû, j'ai été cuit) 

le tris des quartz rend fou, c'est bien connu

Marc

 

 

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F4HTQ
Il y a 1 heure, (ancien membre) a dit :

La question était posée à David. De mon côté, j'ai déjà quelques notions sur le sujet. Je voulais surtout avoir des informations sur son application aux Quartz comme le fait David puisqu'il nous dit que les radioamateurs n’en tiennent généralement pas compte.

 

--
 

 

Bonjour,

Pour commencer, je le mesure en prenant la résistance ( bien réelle comme l'écrit George) à la résonance de chaque quartz. Exactement comme on ferais pour avoir l'impédance à la résonance d'une antenne.  

Il peut y avoir une disparité importante entre quartz d'un même lot sur ce paramètre en particulier, c'est pour cela que je l'ai mesuré.

Je compléterais la réponse de George en rajoutant que si cette ESR intervient dans le Q du quartz, elle n'est pas le seul élément a prendre en compte pour sa bande passante. Ce qu'il représente vraiment c'est les pertes ohmiques à la résonance série. Quand au  Q il dépend aussi des éléments réactifs ( les fameux Lm et Cm) du modèle équivalent. Donc en gros un quartz peut présenter un ESR bas, tout en ayant un Q pas forcément très  élevé si à coté de ça l'inductance équivalente n'est pas très élevée. Mais sur un même modèle de quartz, les Lm et Cm varient peu comparé a l'ESR, et on en revient donc a la remarque de George qui consiste à dire que ça permet de les trier par "qualité".

Donc, si on en revient a un quartz utilisé dans un filtre. Un Lm important ( donc logiquement couplé a un Cm faible pour une fréquence donnée) aidera à avoir un filtre à la bande passante étroite, et un ESR faible aidera à avoir un filtre présentant peu de pertes d'insertion sur sa bande passante. Et évidemment, plus on utilise de quartz dans un filtre, plus les pertes d'insertion sont élevées.

Au niveau des quartz, pour une fréquence donnée, les quartz en boitier HC-49S ont généralement un Lm plus important, un Cm plus faible et un ESR plus important qu'un quartz en boitier HC-49U de fréquence équivalente.

Pour continuer le comparatif entre les deux types de boîtiers, un filtre avec des quartz "informatiques" en HC-49S n'est pas forcement moins bon qu'un filtre en HC-49U. ça dépend de la qualité des quartz. Mais surtout la différence est au niveau de l'impédance qu'ils présenterons. Pour une fréquence donnée un filtre en HC-49S présentera une impédance bien plus importante qu'un filtre en HC-49U ( deux a trois fois plus pour les fréquences de IF basses), on s'éloignera donc plus des 50 Ohms et il faudra faire un dispositif d'adaptation spécifique. 

Je pense que c'est, au moins en partie, la cause de la mauvaise réputation de ces quartz "informatiques" dans les montages OM. Ceux qui ont tenté de les utiliser dans des montages aux impédances calculés pour des HC-49U ont du avoir des performances pour le moins... médiocres. Sans parler des valeurs des condensateurs à la aussi adapter... 

Bonne journée.

David.

 

Edited by F4HTQ

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F4HTQ

Voila, terminé.

IMG_1915.JPG

 

Boitier des quartz reliés entre eux et mis à la masse.

circuit d'adaptation d'impédance en L (passe bas)  avec 15 tours sur un T37-6 et un condensateur ajustable de 25pF en // avec un céramique de 56pF.

Aprés le repas, on sort l'artillerie pour tracer la courbe de réponse.

 

 

Edited by F4HTQ

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F4HTQ

Bon...

 

Caract.png

 

Très content de la pente.

Très content des faibles pertes d’insertion ( de l'ordre de -4.5dB).

Assez content des ondulation résiduelles ( de l'ordre de 1dB).

Pas vraiment content de son comportement sur les fréquence supérieures passé les -45dB d'atténuation.

Je pense savoir d'ou ça vient... du PCB. j'ai des gros carrés de 1.2cm de coté sur chaque pattes de quartz et je pense que ça se paie sur un double face, et plus a 20Mhz que à 5 ou 10.

Ce qui me fait penser ça, c'est que avant de relier la piste de cuivre inférieure a la supérieure j'avais le même problème mais pour les fréquences basses... qui plafonnaient a -35dB ( par contre sur les fréquences hautes ça partait vite au plancher de bruit de l'analyseur de spectre).

Le comportement est donc très dépendant des "pistes" du PCB.

Je pense que la solution c'est des pistes fines ( du coup circuit a faire avec Kikad) , et conserver la piste de cuivre inférieure. Ou alors monter tout ça sur des plots de 5mm de diamètre à coller sur un simple face.

Je vais le garder comme ça en attendant car c'est à peu prés utilisable et il faut avancer sur le reste du Tx (mélangeurs, ampli FI, filtres, PA...), mais c'est un des premiers trucs que je referais une fois le Tx fonctionnel.

Bonne soirée.

David.

( tout suggestion est la bienvenue).

 

 

Edited by F4HTQ

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F6CER

David

Quelle idée de djeun de vouloir faire à tout prix un circuit imprimé  B) pour le  proto  il faut monter les quartz horizontalement cote à cote  tenus par un fil fin qui relie les boitiers à la masse sur le copper clad qui sert alors de plan de masse total , ensuite on relie les quartz les uns aux autres tout simplement par leurs fils et cela donne tout loisir pour connecter le condensateur à la masse entre chaque étage 

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F4HTQ

Bonsoir George,

Vous avez parfaitement raison.

c'est d'ailleurs ce que j'ai fait dans le filtre de mon Tx pour les 30M, mais en mettant les quartz sur leur tranche, et en soudant carrément les condensateurs sur les fils des quartz d'un coté, et sur le boitier ses quartz de l'autre coté.

J'aurais du refaire la même chose.

d'autant plus que rien n’empêche ensuite de rajouter une languette de PCB au voisinage des pattes si on veut vraiment essayer un plan de masse.

j'ai encore des quartz triés sous la main ( un jeu de 12 qui s'étalent sur 150Hz et a l'ESR entre 8 et 10 Ohms ), et des condensateurs 47pF par dizaines, peut être bien que je vais vite en remonter un ( sans démonter le premier ). je poserais quand même le tout sur une languette de PCB ( mais du coup plus fine et juste comme support mécanique)  pour souder les SMA et monter l'adaptation d'impédance.

Bonne soirée.

David.

 

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F0CRU
Le 30/03/2018 à 01:23, F4HTQ a dit :

Bonsoir Stéphan,

j'ai fais mon filtre en me servant dans les quartz qui avaient en ESR  8, 9, ou 10 Ohms.

j'ai pu en sortir 12 avec 150Hz comme plus gros écart de fréquence entre le plus bas et le plus haut.

Quand tu fabrique un filtre a quartz tu passe beaucoup de temps a mesurer et trier.

Généralement les radioamateurs ne trient pas avec l'ESR.. mais j'ai déjà eu un filtre qui avait des pertes d'insertion très mauvaise car dans le lot des quartz que j'ai pris il y en avais un de particulièrement mauvais.

En ne mesurant que la fréquence, on ne s'en rend pas compte.

David.

 

Bonjour David,

 

Merci de ta réponse et justement j'allais demander des précisions par rapport à l'ESR, et des réponses ont été donné à ce sujet. Merci.

Pour ton nouveau projet TRX sur quel base tu pars ?

Merci.

73's

Stephan

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F4HTQ

Bonjour Stéphan,

il y a 34 minutes, F0CRU a dit :

Pour ton nouveau projet TRX sur quel base tu pars ?

une architecture assez proche de celle de l'Atlas 210X, mais avec les aménagements suivants:

  • une FI élevée pour faciliter les filtrages des bandes indésirables.
  • Un DDS ( Si5351 ) qui assurera logiciellement la permutation du BFO et du LO pour passer d'émission à réception.
  • Un PA en push Pull a base de Mosfets VHF.
  • Des modifications au niveau du mélangeur d'entrée pour qu'il puisse mieux bosser sur les fréquences basses ( rentrer la RF sur le port IF,  comme l'a fait F6FEO sur le Normandy) .
  • un système de filtres interchangeables (les filtres serons branchés au dessus  du Tx, et il faudra les changer pour changer de bande ).
  • éventuellement un port externe pour pouvoir rajouter un pré-ampli de réception en bande étroite, pas sur que ça serve, mais je vais laisser l'emplacement pour au cas ou.

Le but c'est de couvrir les bandes décamétriques, mais si j'arrive aussi à le faire marcher en LF/MF et sur les 6M ça sera la cerise sur le gateau.

je fais le truc en modulaire, avec des blocs qui rentent et qui sortent en 50 Ohms, le tout relié avec des raccords SMA,  afin de pouvoir régulièrement améliorer des parties au fur et à mesure que je progresserais sur un domaine. De plus, ça permet de tester les modules facilement avec des appareils de mesure.

Je part donc sur un truc modulaire et extensible, mais dont la première version fonctionnelle, mono bande et donc  avec un seul jeu de filtres,  ne devrait pas être trop longue a mettre au point. J'espère pourvoir partir en vacances avec.

Au niveau des dimensions je vise le A4 avec 10cm de hauteur maxi, alimenté en 12V. et en poids moins de 1kg ( le boitier en est bois, 5mm d'épaisseur, mais avec des feuilles de cuivre 100 µm collées dessus)..

Pour la partie logicielle ça sera certainement dans un premier temps un arduino  ( nano ) . 

 David.

 

 

Edited by F4HTQ

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