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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturkompensation 555


Autor: 555 (Gast)
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Hallo,

hab vor ein paar Tagen eine Schaltung mit nem 555 als Multivibrator im 
Klimaschrank getestet und war erstaunt wie weit die Frequenz über die 
Temperatur schwankt. Bei näherem untersuchen war dann aber auch schnell 
klar woran es hauptsächlich liegt.

Widerstände mit 200ppm wurden verbaut. Die Grundfrequenz sollte so bei 
ca 930kHz liegen. Als Kondensator wurde ein C0G verwendet. Das ist doch 
soweit OK, oder gibt es da noch was was man besser einsetzen könnte. 
Temperaturbereich ist -40°C bis +85°C. Widerstände habe ich jetzt welche 
mit 25ppm bestellt.

Die Dimensionierung ist R1=3,9k R2=10k und C=33pF bei der ganz normalen 
Standard Beschaltung. Die Schaltung schwankt um ca. 100kHz uber die 
Temperatur.

Meine Frage ist nun:

Ich meine mal gelesen zu haben, das R1 aus Temperaturgründen mindestens 
10k haben sollte. Ich hab gestern den ganzen Tag gesucht, habe es aber 
nicht wieder gefunden. Hab ich das geträumt, oder stimmt das?

Würd mich über ne Antwort freuen.

Gruß
555

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Und wir uns über einen Schaltplan.

Oder meinst Du das R1 eindeutig festlegt WO in der Beschaltung DEiner 
Schaltung eben jener R ist?


Mal vorab: -25 bis +85 Grad - welche Abweichung über diesen Temp-Bereich 
hast Du Dir denn so von den 930 Hz vorgestellt?

Autor: HildeK (Gast)
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Ein 200ppm-Widerstand wird kaum eine Schwankung von rund 10% erzeugen 
können. Da würde ich zuletzt suchen ...

Autor: 555 (Gast)
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http://www.spicelab.de/astab555.htm

Ist identisch für R1 und R2 mit der Schaltung.

Bekommt man das auf ein 10tel reduziert? Schwankung von ca 10kHz über 
den Temp.-Bereich?

Gruß
555

Autor: 555 (Gast)
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> Ein 200ppm-Widerstand wird kaum eine Schwankung von rund 10% erzeugen
> können. Da würde ich zuletzt suchen ...


Also genaugenommen schwankt die Frequenz von 882kHz bei 85°C bis 965kHz 
bei -40°C. War etwas übertrieben mit den 100kHz(aber nicht viel :-)

Mir kommt das auch etwas viel vor, deshalb meine Frage mit dem 
Widerstand R1 >= 10k.
Als Timer wurde der TS555i verwendet!

Gruß
555

Autor: Chefkunde bei REWE (Gast)
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Mit deinen angegebenen Werten bekomme ich ca. die doppelte Frequenz.

Den TK des COG mit dem TK von Styroflex- und Glimmerkonis vergleichen.

Autor: A. K. (prx)
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33pF als Timing-Kondensator liegt schon arg dicht an der Grössenordnung 
parasitärer Kapazitäten von Gehäuse und Aufbau. Da braucht man sich 
keine Gedanken mehr um hochpräzise Widerstände und Kondensatoren zu 
machen.

Da Referenzdimensionierung für das Frequenzlimit von 2,7MHz aus dem 
Datasheet verwendet 470 Ohm, 200 Ohm, 200pF.

Autor: 555 (Gast)
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Meint ihr, dann sind die parasitären Kapazitäten der Schaltung größer 
und Temperaturabhängiger als der Kondensator selbst, und das bewirkt den 
großen Drift!?

Autor: A. K. (prx)
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Ob grösser lässt sich mangels Einblick in den Aufbau nicht erraten. Ich 
habe als Daumenregel aus der DIP-Ära 5pF pro Pin im Kopf, mit Fassung 
nochmal 5pF. Plus restlichem Aufbau - bei Steckbrett sicherlich mehr.

Ich glaube kaum, dass parasitäre Kapazitäten auf niedrigen Tk optimiert 
sind. ;-)

Probier das mal mit den 470 und 200 Ohm und entsprechendem Kondensator 
aus.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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555 wrote:
> http://www.spicelab.de/astab555.htm
>
> Ist identisch für R1 und R2 mit der Schaltung.
>
> Bekommt man das auf ein 10tel reduziert? Schwankung von ca 10kHz über
> den Temp.-Bereich?
>


Nein, bekommt man nicht wenn man  mit akzeptablen Aufwand (Material und 
Zeit) aufbauen will.

Nimm einen Quarzoszillator , z.B. ca. 9.3 MHz und teile runter durch 10.
Oder 1.8...MHz, und dann durch 2


Die Oszillatoren gibt's für kleines Geld fertig im Gehäuse, und es lohnt 
nicht da in Abgleichaufwand, Temperaturkompensation etc. Zeit zu 
investieren um 930kHz +/- 10 kHz zu erhalten.

Autor: oszi40 (Gast)
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Mit etwas Kältespray bzw.einen Fön + Trichter wäre man dem Übel in der 
realen Welt auch schnell auf die Schliche gekommen.

Hallo Andrew,
habe mich auch schon gewundert warum da kein Quarz benutzt wird. Ob 
unser 555-Freund evtl. Wert auf höchste Erschütterungsfestigkeit legt ?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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oszi40 wrote:
> Mit etwas Kältespray bzw.einen Fön + Trichter wäre man dem Übel in der
> realen Welt auch schnell auf die Schliche gekommen.
>
> Hallo Andrew,
> habe mich auch schon gewundert warum da kein Quarz benutzt wird.

Mangelnde Erfahrungen mit Quarzen ist eine mögliche Erklärung.
555 lag gerade rum. etc.

> Ob
> unser 555-Freund evtl. Wert auf höchste Erschütterungsfestigkeit legt ?

15g  machen die gängigen Billig Oszillatoren auch. Wer mehr benötigt: 
MIL ist als Restposten öfter greifbar ,-)

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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@A.K.
Eine Abweichung von 10% bei Werten die um den Faktor 5 größer sind, kann 
dies einfach nicht sein.

@HildeK
Erst mal rechnen und dann Sachen abwerten. 200ppm ist mehr als schlecht. 
Da variiert der R2 ja schon um 250R!

Vielleicht einfach mal den Fehler mit partielle Differentiation 
bestimmen. Hier bekommt man erst einmal einen Einblick auf die 
Auswirkung der verschiedenen TK-Werte. IC interne driften sind nicht 
berücksichtigt.

Siehe Anhang. Beispiel mit deinen Werten und TK 200, komm ich laut 
Rechnung auf eine Frequenzabweichung von +/- 82kHz über die 
Temperaturdifferenz von 125K. Man kann auch deutlich erkennen, dass der 
Kondensator keine wirkliche Rolle spielt. C0G habe ich mit TK 30 
angenommen. Nun kannste mit Widerständen TK 25 alles mal ausrechnen.
Gruß Alexander

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Mit TK25 sollte irgendwas in der Größenordnung +/- 10kHz raus kommen und 
das ist dann nur noch eine Abweichung von knapp über 1%.

Vorrausgesetzt dein IC selbst und der Aufbau beeinflussen nicht zu 
stark.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Erst mal rechnen und dann Sachen abwerten. 200ppm ist mehr als schlecht.
> Da variiert der R2 ja schon um 250R!
Hast du das gemessen oder gerechnet?
Es wird keiner der Widerstände mehr als 200ppm Abweichung haben, du 
darfst dich aber nicht beklagen, wenn einer aus dem Gurt 0ppm hat. Im 
Datenblatt steht der schlechtestmögliche Wert.

> -40°C bis +85°C
Der NE555 müsste dann SA555N odeer SE555N heißen. Der NE555 ist nur von 
0-70° spezifiziert.
Bist du sicher, dass die internen NE555 Widerstände nicht noch 
wesentlich schlechter sind?

Ich würde mit Kältespray und Lötkolben an die Sache gehen. Da hat man 
den bösen Buben am schnellsten gefunden.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Alexander Liebhold wrote:
> Mit TK25 sollte irgendwas in der Größenordnung +/- 10kHz raus kommen und
> das ist dann nur noch eine Abweichung von knapp über 1%.

Dies Resultat Mag für Widerstände und C ja in etwa hinkommen. (delta T 
sind ja schon ordentlich)

>
> Vorrausgesetzt dein IC selbst und der Aufbau beeinflussen nicht zu
> stark.


Eben dies tut das IC dann doch sehr beinflussen (tun).
Ist über eine Temperaturwechsel von mehr als 50K nicht mit 555 und 
akzeptablen Zeit und Teileaufwand machbar.
BTDT.


hth,
Andrew

Autor: HildeK (Gast)
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Alexander Liebhold (lippi2000) schrieb:
>@HildeK
>Erst mal rechnen und dann Sachen abwerten. 200ppm ist mehr als schlecht.
>Da variiert der R2 ja schon um 250R!

R2 hat 10k.
200ppm sind 200/1000000=0,0002 (ppm = part per million)
0,0002 * 10000 Ohm = 2 Ohm

Ich errechne 2 Ohm statt deiner 250 Ohm. Das spielt hier keine Rolle - 
wie ich behauptet hatte. Seine Frequenzänderung betrug aber fast 10% = 
0,1!

Aber zugegeben - gerechnet hatte ich nicht :-)

Autor: Helmut (Gast)
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Hallo,

die Formel für die Frequenz f in dem Stabiltät-PDF ist falsch.
Man siehts auch an den Einheiten. 1/(R*R*C) gibt nicht Frequenz.

http://www.mikrocontroller.net/attachment/49517/NE...

Richtig wäre:

f=1/(0.7*(R1+2*R2)*C)

Autor: A. K. (prx)
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Lothar Miller wrote:

> Der NE555 müsste dann SA555N odeer SE555N heißen. Der NE555 ist nur von
> 0-70° spezifiziert.

Oben steht, dass hier der (CMOS) TS555I verwendet wird. Der kann 
-40..+125°C. Der NE555 wäre mit mehr als 100KHz ohnehin schon 
überfordert, behauptet jedenfalls das Datasheet vom TS555I mit seinen 
2,7MHz.

Vor allem aber würde mich bei einem 33pF Kondensator als 
zeitbestimmendem Glied der Aufbau interessieren. Am Ende ist das noch 
ein Breadboard...

Und ob nun bipolar oder in CMOS: Das ist kein Hochgeschwindigkeitschip. 
Die u.U. stark temperaturabhängingen IC-internen Verzögerungen könnten 
bei dieser Frequenz auch eine Role spielen.

Autor: Chefkunde bei REWE (Gast)
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> R2 hat 10k.
> 200ppm sind 200/1000000=0,0002 (ppm = part per million)
> 0,0002 * 10000 Ohm = 2 Ohm

Bei 200ppm/°C ist das 2 Ohm/°C mal 125°C TempSpanne = 250 Ohm

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Oben steht, dass hier der TS555I verwendet wird...
Autsch. Wer lesen kann ist klar im Vorteil :-o

Aus gutem Grund nehm ich für son Zeugs einen Quarzoszillator ;-)
Oder die hübschen Dallas-Dinger wie DS1089L

Autor: HildeK (Gast)
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>Bei 200ppm/°C ist das 2 Ohm/°C mal 125°C TempSpanne = 250 Ohm
Auch autsch! Danke für den Hinweis.
Dennoch erklären die (max.) 2,5% nicht die hohe Änderung der Frequenz.

Autor: Helmut (Gast)
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In der Formel für die Frequenz machen die 200ppm/°C*(+/-60°) nur
ca +/-1,2% Frequenzfehler aus.

Bei 900kHz und den Temperaturschwankungen sind das die temperatur-
abhängigen Laufzeiten im NE555 die den Hauptteil des Frequenzfehlers
ausmachen.

Autor: Alexander Liebhold (lippi2000)
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Wenn ich mit der richtigen Formel rechne, komme ich auf eine maximale 
Abweichung von 52kHz. (200ppm, C0G = 30ppm, deltaT = 125K)

Autor: Chefkunde bei REWE (Gast)
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Mit R2 = 10,2 kOhm komme ich auf -30kHz.



> Aus gutem Grund nehm ich für son Zeugs einen Quarzoszillator ;-)

Naja, der 555 hat so einen schönen Vadj-Eingang, ist für meine 
Anwendungen unübertroffen bequem. Es gibt nichts preisgünstigeres.

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