Reducción del ruido de fase en un oscilador LC con un condensador de altas pérdidas

Question

Tengo una sonda de vibración capacitiva cuya capacitancia base puede variar de 4 a 10 pF debido a tolerancias de fabricación/instalación, mientras que las vibraciones que detecta sólo pueden alterar su capacitancia en el rango sub-pF.

Para traducir la capacitancia en tensión utilizo un oscilador LC, ya que la sonda está construida de tal forma que uno de sus lados debe estar conectado a tierra y además el circuito debe ser insensible a las interferencias electromagnéticas. En consecuencia, no se pueden utilizar osciladores RC ni convertidores de capacitancia a digital.

El problema es que quiero obtener el menor ruido de fase posible con una sonda con pérdidas. He obtenido resultados decentes con las topologías Vacká y Lampkin, pero quiero ir más allá. He encontrado una técnica de mejora activa de Q para inductores ( ver aquí ) pero necesito mejorar el Q del condensador, no del inductor.

También he descubierto que los resonadores acoplados pueden reducir el ruido de fase ( ver aquí ) pero parece que no encuentro ejemplos de osciladores prácticos con resonadores LC acoplados, excepto los de microstrip. He intentado diseñar un oscilador con resonadores LC acoplados utilizando esta técnica pero resultó requerir condensadores de valor relativamente alto mientras que necesito mantener la relación f/C lo más alta posible, así que tampoco funcionó.

Por favor, ayuda.

Answer 1

XY problema, usted tiene lo que es efectivamente un elemento de micrófono condensador, con un lado conectado a tierra y desea construir un micrófono de RF.

Si fuera yo, no lo haría parte del oscilador en lugar de utilizar un cristal osc, y poner el transductor en un circuito de puente. Utilice un par de inductores fijos y un trimmer de pistón o tal (derivación con un diodo de capacitancia variable para que pueda servo el punto de funcionamiento para compensar la deriva de temperatura), a continuación, hacer la detección de fase en la tensión de salida del puente.

Un par de inductores, un trimmer de pistón, un diodo varicap, un osc de cristal, y algún tipo de detector de fase (¿quizás un mezclador de anillo de diodos?) seguido de un filtro paso bajo y alguna mierda de opamp, trabajo hecho.

Answer 2

El sintetizador HP3033 utilizaba un VCO parecido a este

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Observe cómo los dos condensadores de bypass VDD tienen sus nodos RETURN unidos al RETURN del resonador, para un funcionamiento silencioso. Además, C5 es parte de la ruta resonante, por lo que su corriente alterna es que afectan al fasenoise.

Podrías instalar un diodo Schottky a través de R2, si quieres una amplitud Vout fija de 0,3v PP.

Deberías hacer C3 bastante pequeño, para que sólo una parte de la energía resonante se disipe en esa resistencia de base.