Ich soll & möchte einen Funktionsgenerator aus OPs aufbauen, im
tietzeschenk steht was, beim ELKO - aber ansonsten habe ich im netz bis
jetzt überwiegenend aufbauten basierend auf generator ICs gefunden.

Es geht eigentlich nur darum, dass OPs zur Anwendung kommen, der Umfang
sollte also nicht zu groß sein, dennoch würde ich mich freuen, wenn
etwas von praktischem Nutzen dabei herauskommt.

Da Funktion und Qualität meistens mit Aufwand verbunden sind, hätte ich
gerne zur Einschätzung vorher ein paar "Projekte" zum Vergleich.

Hi

ELV: NF-Signalgenerator SG 1000

MfG Spess

danke schonmal, hatte davon gehört, aber nicht gefunden.

Was soll der Funktionsgenerator den koennen.

Signalform:  Sinus,Rechteck,Dreieck .....
Frequenzbereich:  0 .. 1Ghz ?
Ausgangsspannungsbereich:  ?

Erst dann kann man etwas genaueres sagen.

Gruss Helmi

Aus zwei drei OpAmps, ja geht. Wie im Tietze-Schenk*. Ich wuerd
allerdings eine 8038 nehmen. Macht mehr Spass.

es sollen rechteck, dreieck und sinus erzeugt und auf eine endstufe
gegeben werden.

keine spezifischen daten. es geht nur um den praktischen einsatz und
dimensionierung von OPs.

persönlich wünsche ich mir ein ergebnis von praktischem nutzen. also
brauchbar zum basteln oder zum spielen; mit der endstufe lässt sich
vielleicht ein bisschen krach machen. weitergedacht wäre ein aufbau als
VCO (-> einfachst-synthesizer)) nett, aber wohl aufwendiger.

also einen einfachen oszillator raussuchen, und gucken, wie man die
signale hinbekommt.

Ein spannungsgesteuerter Oszillator wird anscheinend häufig mit
Integrator und Schmitt-Trigger realisiert, siehe:

Tietze / Schenk* 14.5.2
http://falstad.com/circuit/e-vco.html
http://www.national.com/mpf/LM/LM158.html (typical application)

Dazu habe ich einige Fragen:

Was sind praktische Werte für den Frequenzbereich?
Welche Möglichkeiten gibt es zum Erzeugen eines Sinus aus dem
Rechteck/Dreieck?
Und Sägezahn?

Ich habe dir mal kurz eine Schaltung gezeichnet die die meisten deiner
Fragen beantwortet. So koennen Sagezahn,Sinus,Rechteck,Dreieck erzeugt
werden. Die Schaltung duerfte bis einige 10KHz funktionieren. Allerdings
ist die Schaltung nicht getestet !  Den Frequenz bestimmenden
Kondensator muss du selber auswaehlen. Fang mal mit 100nF an. Was noch
fehlt ist ein Umschalter fuer die einzelnen Funktionen (kann man mit
einen Analogschalter realisieren CD4052) und eine Endstufe.


Gruss Helmi

IC1C: Da muss aber noch Pin 8 mit Pin 9 verbunden werden? Ist ja
sicherlich ein Buffer und IC1B wandelt in die entsprechende negative
Spannung. Sehr interessant!

danke, das übersteigt leider noch meine fähigkeiten. ich vermute mal,
dass der analogmultiplexer hauptsächlich für die sägezahnerzeugung
gebraucht wird!?

das sinusnetzwerk findet man im tietze_schenk* unter 11.7
funktionsnetzwerke .4 sinus- und cosinusfunktion.

es gibt auch da verschiedene prinzipien, das hier ist "stückweise
approximation"

ich werde das mal simulieren, der oszillator tut schon

Ich finde das mit der beitragsverändernden Werbung ist eine Frechheit.

>IC1C: Da muss aber noch Pin 8 mit Pin 9 verbunden werden?

Richtig ist ein Zeichnungsfehler.

>ich vermute mal,dass der analogmultiplexer hauptsächlich für die
>sägezahnerzeugung gebraucht wird!?

Nicht ganz. Er dient auch dazu die Steuerspannung umzuschalten und sorgt
für definierte Schaltpegel am Komperator unabhängig von dessen
Ausgangspegel.


>das sinusnetzwerk findet man im tietze_schenk** unter 11.7
>funktionsnetzwerke .4 sinus- und cosinusfunktion.

Richtig


Gruss Helmi

ich habe jetzt erstmal das sinusnetzwerk in meine schaltung (siehe op
datenblatt) übernommen, allerdings ist der ausgang vom integrator immer
positiv, so dass es gar keine negative halbwelle gibt.

die masse auf eine negative spannungsquelle zu ändern funktioniert
nicht, daher frage ich mich nun, ob ein integrator dazu bewegt werden
kann eine dc-freie rampe auszugeben, oder ob vor dem sinus-netzwerk
einfach ein op mit dc-offset zum zuge kommen sollte.

ok, sehe gerade dass das gehen muss, fragt sich nur wie.

Du brauchst 2 Spannungsquellen
eine Positive und eine Negative dann hast du diese Probleme nicht.

Gruss Helmi

Hallo Helmut,

du hast ein bisschen recht, es tut sich doch was. Ich hatte nur eine
Rampe simuliert, in der die Schaltung (anbei) aber nicht anschwingt.
Mit den angemalten Verbindungen an Masse statt an V- schwingt es sofort
an.

Das Problem wird im nächsten Bild sichtbar...

Dass jetzt die Schwingung erst bei der zweiten Rampe losgeht (vielleicht
liegt das an der Simulation?)

Das ursprüngliche Problem liegt für mich aber darin, dass das Dreieck
einen DC-Offset hat, und deswegen anscheinend das Sinusnetzwerk nichts
'damit anfangen' kann. Ich hatte gehofft, dass durch den Bezug auf V-
statt auf Masse auch das Integral z.B. von -2V bis +2V läuft.
Aber das tut es auch bei negativer Steuerspannung nicht. Mhh.

Wo liegt der Denkfehler?

Am OP  X2  sind die Schaltschwellen nicht symetrisch. Der
Spannungsteiler am + Eingang hat einen posiiven Offset. Dadurch hat auch
der Dreieckausgang einen Offset. Leg den Widerstand R1 (51K) mal an
Masse anstatt an den Teiler mit den beiden 1K Widerständen. Im Sinus
Konverter ist ein Zeichnungsfehler. Schau dir mal den 2.1K und den 7.8K
an und vergleich es mit meiner Schaltung.

Gruss Helmi

Oh, vielen Dank für die Hinweise. Ich habe gar nicht damit gerechnet,
dass sich die virtuelle Masse so verschieben kann, bzw. dass die
'Eingänge' quasi eine Rückwirkung haben können.
Ist mir noch nicht so klar, wie das alles funktioniert. Kommt aber noch
;-)

Es braucht immer noch eine fallende Steuerspannung, bevor die Schwingung
anfängt. Anscheinend laufen Integrator und Trigger anfangs in der
falschen Kombination.

ach so, bild vergessen: steuerspannung blau ..

Deine Steuerspannung darf nicht positiv werden sonst stimmt die
Phasenlage nicht.

Gruss Helmi

Hallo nochmal und dankeschön für deine hilfe, allerdings scheint das
eher mit flanken zusammenzuhängen als mit polarität. egal welche
polarität die steuerspannung hat, erst bei einer flanke (egal wie rum)
schwingt sich die geschichte ein.

 3 ->  1
 1 ->  3
-1 -> -3
-3 -> -1

Gute Nacht.

Vielleicht stimmen auch deine Simulationseinstellungen nicht.
Zeitaufloesung und so.

Gruss Helmi

Hallo nochmal,

schuld bin ich, bzw. die fehlerhafte Beschaltung des Integrators.
Lediglich die Versorgung des OPs muss auf V-, nicht die Beschaltung der
Eingänge (wie im letzten geposteten Schaltplan markiert).

Nicht systematisch genug getestet bzw. Methode blindes Huhn. Ich hoffe
ich bekomme bald den OP-Blick :-)

Weiterhin hat sich herausgestellt, dass Q1 einen Offset am
Schmitt-Trigger-Ausgang verursacht, was sich wiederum bei niedrigen
Frequenzen merklich auf den Integrator auswirkt. Der duty-cycle ist dann
nicht mehr 50%.

Mit einem MOSFET ist das Problem (anscheinend) behoben.

Es stellte sich auch heraus, dass der OP (LM 358) nicht besonders gut
als Schmitt-Trigger / Komparator geeignet ist, da er mit einer Slew-Rate
von 0.1V/µs recht lange zum Umschalten braucht. Die Flanke integriert
führt zu einem stumpfen Dreieck.
LM324 ist immerhin 5 mal so schnell.

Also entweder einen schnelleren 'Universal' OP auftreiben oder einen
Komparator mit Hysterese benutzen.

>Weiterhin hat sich herausgestellt, dass Q1 einen Offset am
>Schmitt-Trigger-Ausgang verursacht, was sich wiederum bei niedrigen
>Frequenzen merklich auf den Integrator auswirkt. Der duty-cycle ist dann
>nicht mehr 50%.

>Mit einem MOSFET ist das Problem (anscheinend) behoben.

Daher war auch in meiner Schaltung dort ein Analogschalter drin.

>Es stellte sich auch heraus, dass der OP (LM 358) nicht besonders gut
>als Schmitt-Trigger / Komparator geeignet ist, da er mit einer Slew-Rate
>von 0.1V/µs recht lange zum Umschalten braucht. Die Flanke integriert
>führt zu einem stumpfen Dreieck.
>LM324 ist immerhin 5 mal so schnell.

LM324 ist die 4 fach Ausfuehrung vom LM358 . Sollte gleich schnell sein.
Versuchs mal mit einem TL084. Der sollte schneller sein. Ansonsten als
Komperator mal einen LM311 testen.

Frage an dich wieviel MHz willst du denn erreichen ?

Gruss Helmi

Hallo Helmut,

Deine Schaltung werde ich bei Gelegenheit auch versuchen vollständig
nachzuvollziehen, aber mir erschließt sich das alles noch nicht auf den
ersten oder zweiten Blick.
Sägezahn ist ja auch ein nettes Feature, aber ich mache das erstmal
selbst Stück für Stück, einschließlich Fehler, da lerne ich sehr gut
draus.

Laut national unterscheidet sich die slew rate für die beiden OPs, in
den Datenblättern ist es wohl versteckt:

http://www.national.com/mpf/LM/LM358.html
http://www.national.com/mpf/LM/LM324.html

Ich werde das mal mit anderen Bauteilen simulieren, aber vorher muss ich
das Programm wechseln, weil die Schaltung zu groß wird (demo).

Frequenz: 0,1 Hz .. >20kHz reicht

Versuch mal Switcher CAD von der Linear Web-Site.
Das ist nicht begrenzt.

Gruss Helmi

Hallo,

habe ich schon runtergeladen, danke aber für den Hinweis!

Leider hat SwitcherCAD ausschließlich hauseigene OPs an Board - der
Versuch, das SPICE Modell von

http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/files/%...
(evtl. login notwendig)

zu benutzen resultiert in einem "singular matrix: check node ..."
Fehler.

Schematic und Modell anbei.

Sieht so aus als das das Model für den LM324 eine Macke hat.
Der Fehler tritt bei mir auch auf. Seltsamer weise kann man trotzdem ein
paar Schwingungszüge sehen erst dann tritt der Fehler auf. Hmm

Gruss Helmi

Ich glaube ich habe was gefunden.
Mach mal den Maximum Time Step kleiner in Simulationskommando.
Ich habe ihn bei mir auf 0.1 uS gesetzt.
Ich scheint jetzt zu gehen.

Gruss Helmi

klappt bei mir nicht, komisch.

Danke nochmal für die Hilfe! Es ist noch ne Frage aufgetaucht: ICD1D ist
kein Schmitt-Trigger, wenn ich das richtig sehe. Warum nicht?

Hallo jo

Wenn du meinen Schaltplan meinst dann ist IC1D doch ein Schmidt-Trigger.

Das ist etwas versteckt gezeichnet. Der Ausgang vom IC1D geht an den
Umschalteingang vom Analogschalter IC2 und der macht die Mitkopplung
ueber die Pine 1,2,15 und dem Widerstand R3. Ich habe den extra ueber
den Analogschalter gefuehrt um so praezisere Umschaltpunkte zu bekommen.
Bei einem normalen als Schmidt-Trigger geschalteten OP haengen die
Umschaltpunkte von der Aussteuerbarkeit des OPs ab in diesem Fall werden
sie durch die Pegel an Pin 1 u. 2 von IC2 bestimmt. Dadurch wird das
Dreiecksignal in seiner Amplitude genauer. Der Dreieck-Sinus Konverter
braucht an seinem Eingang ein in der Amplitude stabiles Dreiecksignal um
beste Sinuskurvenform zu erzeugen.

Klappts den jetzt mit dem Simulator ? oder hast du die Schaltung schon
in natura aufgebaut ?

Gruss Helmi

Hallo,

ich hatte das nicht als Mitkopplung erkannt! Mit dem Simulator habe ich
das vorerst sein lassen, bzw. in Teilen simuliert. Die Kombination aus
Integrator / Trigger habe ich erfolgreich aufgebaut (TL081) und
festgestellt, dass die Kompensation von Offsetspannung und Biasstrom
unbedingt erforderlich ist, da man sonst ab einigen kHz die Signale
vergessen kann.
Da das aber bei der Schaltung aus dem Datenblatt (s.o.) nicht so einfach
möglich ist, halte ich mich an den Ti/Sch bzw. an deine Schaltung.

Schon wieder Fragen!

Die Datenblätter zum 4053 spezifizieren alle eine Peak-to-Peak Spannung
von 15 Volt, in deinem Schaltplan hast du +-8 V angegeben - ist das
nicht ein Problem?
(Also für mich jetzt nicht, ich kann mir die Spannung ja aussuchen)

>Die Datenblätter zum 4053 spezifizieren alle eine Peak-to-Peak Spannung
>von 15 Volt, in deinem Schaltplan hast du +-8 V angegeben - ist das
>nicht ein Problem?



Der 4053 hat 3 Versorgungsanschluesse.
Einmal (+) an Pin 16 einmal (-) an Pin 7 und GND an Pin 8
So kannst du ihn in Schaltungen einsetzen die +- Versorgt sind.
Es gibt auch welche wo die maximale Spannung mit 18V angegeben sind je
nach Hersteller. Mit den 15V ist die Spannung vom negativsten bis zum
positivsten Punkt gemeint . Also bei +- Versorgung von Pin 16 nach Pin
7.
Das heisst fuer die Schaltung +- 7.5V wenn man es genau nimmt. Aber die
0.5V mehr machen ihm auch nichts aus.
Ich sehe gerade fuer den HEF4053 gibt Philips als maximal Wert 18V an.

Gruss Helmi

> Aber die 0.5V mehr machen ihm auch nichts aus.

Ok danke!

So, nochmal was von mir:

Es ist besser, das Rechtecksignal nicht am Ausgang vom Schmitt-Trigger
abzugreifen, sondern an Pin 15 vom Analogschalter.

Dann noch eine Frage zur Spannung des Signals - ist mit Problemen zu
rechnen, wenn statt der ±8V ±5 V benutzt werden? Dann ist
der Schmitt-Trigger wohl eher ein Komparator, da sich ja nur schlecht
eine Schwelle einstellen lässt.

Es würde aber eine Hilfsspannung entfallen, das käme mir gelegen.

MfG

Hoppla, Vorschau vergessen: ± = ± = ALT + 241

>Es ist besser, das Rechtecksignal nicht am Ausgang vom Schmitt-Trigger
>abzugreifen, sondern an Pin 15 vom Analogschalter

Stimmt das kann sein das das Signal dort besser ist.

>Dann noch eine Frage zur Spannung des Signals - ist mit Problemen zu
>rechnen, wenn statt der ±8V ±5 V benutzt werden? Dann ist
>der Schmitt-Trigger wohl eher ein Komparator, da sich ja nur schlecht
>eine Schwelle einstellen lässt.

Der Sinuskonverter ist dafür ausgelegt. Aber du kannst es ja mal
versuchen.


>Hoppla, Vorschau vergessen: ± = ± = ALT + 241

Hier weiss ich nicht was du meinst.

Gruss Helmi

Hallo und Danke,

ich hatte vergessen zu prüfen, ob das Forum die HTML-Schreibweise für
das ± Zeichen akzeptiert; tut es wohl nicht. Aber man kann unter Windows
bei gedrückter ALT Taste die Zeichencodes direkt eingeben.