Salida de voltaje de un circuito de tanque

La función de transferencia es

$$ \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ frac {j \ omega \ frac {L} {R}} {(1 - \ omega ^ 2LC) + j \ omega \ frac {L} {R}} $$

La Q está dada por

$$ Q = R \ sqrt {\ frac {C} {L}} $$

Entonces, la Q es proporcional a la resistencia de la serie \ $ R \ $ y, para sus valores, es bastante alta

$$ Q = 1k \ sqrt {\ frac {244.8p} {41.3n}} \ approx 77 $$

Con esta alta \ $ Q \ $, la magnitud de la función de transferencia cambia rápidamente cerca de la frecuencia de resonancia, por lo que la simulación puede afectar mucho los resultados.

Intenté \ $ R = 100 \ Omega \ $ lo que redujo \ $ Q \ $ en un factor de 10 y la salida de la simulación es casi la entrada después de varios ciclos.

Actualización:

Ajusté el parámetro "techo de paso" para la simulación transitoria hasta \ $ 10 ^ {- 12} \ $ y obtengo una buena simulación con \ $ R = 1k \ Omega \ $.

El uso de un circuito de tanque paralelo LC de cualquier fuente de voltaje se cargará en paralelo desde la resistencia de la serie de fuentes. La señal de salida máxima solo será de 0 dB de atenuación y solo a una frecuencia de resonancia precisa con cambio de fase cero. Como el cambio de fase va de -90 a +90 sobre el ancho de banda 3dB del circuito del tanque, la frecuencia de error producirá un desplazamiento de fase distinto de cero y se atenuará de la pérdida ideal de 0 dB. No puede obtener ninguna ganancia de una fuente de voltaje.

Como su simulación tiene un cambio de fase, también tendrá una atenuación de acuerdo con el% de error x Q. Por ejemplo, su circuito con desplazamiento del cursor, vea la atenuación y el cambio de fase.

El uso adecuado para lograr la ganancia de voltaje * de un circuito Q de resonancia paralela LC es usar una fuente de corriente (muy alta impedancia) y una carga de impedancia muy alta similar, como en una etapa de emisor común con L entre el colector a Vcc. Entonces, la Q se determinará únicamente por la resistencia / reactancia de la carga de cualquiera de los elementos en la resonancia y la ganancia de voltaje determinada por la alta relación entre la carga del colector y la resistencia del emisor.

Comience por elegir la resistencia de carga y la frecuencia de resonancia, luego elija L o C de acuerdo con la Q deseada, luego haga coincidir la otra parte reactiva para la resonancia .

Por cuestiones prácticas, Q = 100 es fácilmente alcanzable, lo que significa solo 2 o 3 cifras significativas para la frecuencia, y no 5 como en su ejemplo. La capacitancia parásita DEBE también ser factorizada y la capacitancia de fuga L o la frecuencia de resonancia propia, también.

Como nota aparte, para los cristales, y los resonadores MEMS ~ 10k para Q es normal. Pero cuando se usa en osciladores con una resistencia de la serie 1k, el amplificador debe tener al menos una ganancia de 10 para cuadrar la señal de entrada sinusoidal. Esta ganancia = 10 es verdadera en todas las puertas CMOS a menos que estén en búfer, es decir, 3 etapas o ganancia = 1000. Si coloca su circuito en un circuito de retroalimentación del inversor CMOS, trátelo como una fuente de voltaje. Si usa un BJT, trátela como una fuente actual.

Primero, el voltaje de salida no se atenúa mucho considerando la impedancia de cada uno de los componentes resonantes individualmente, que es aproximadamente 13 Ω a 50 MHz. Con solo el condensador sin el inductor, la salida se atenuaría mucho más. Apenas lo verías, en todo caso, en la escala de tu parcela.

En segundo lugar, debería ser obvio a partir de los rastreos de tu alcance que no estás exactamente en resonancia. Como la salida está retrasada ligeramente, la capacitancia está dominando un poco la inductancia.

Use un generador de señal para que pueda variar la frecuencia. Debería encontrar que la salida de amplitud más grande será un poco menor que la frecuencia que está usando ahora. En la salida máxima, tampoco debe haber ningún cambio de fase entre la entrada y la salida. Incluso entonces, habrá una pequeña atenuación ya que los componentes no son perfectos.