Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LMC555 reale Oszillatorfrequenz


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Ben S. (benfocus)



Lesenswert?

Hallo,

ich verfolge dieses Forum schon seit geraumer Zeit und habe nun auch mal 
eine Frage:

Für ein Projekt habe ich den LMC555 als Frequenzgenerator im Einsatz. 
Dieser erzeugt ein Rechtecksignal mit 50/50% Duty Cycle (siehe 
Datenblatt von Texas Instruments). Das Bild aus dem Datenblatt habe ich 
angehängt. Für eine variable Frequenz habe ich statt dem Widerstand Rc 
ein Poti mit Festwiderstand in Reihe eingebaut.

Daten der Bauteile:

Rc = 330 Ohm + 50 kOhm
C = 4,7 uF

Die realen Bauteilwerte:

Rc = 329 Ohm + (1,6 Ohm bis 52,3 kOhm)
C = 4,98 uF

Anhand der angegebenen Formel errechnet sich die resultierende Frequenz 
mit:

f = 2 * ln(2)  Rc  C

Die errechneten Werte für die minimale und maximale Frequenz sind:

f_min = 2 * ln(2) * (329 Ohm + 52,3 kOhm) * 4,98 uF = 2,75 Hz
f_max = 2 * ln(2) * (329 Ohm + 1,6 Ohm) * 4,98 uF = 438,14 Hz


So und nun zu dem eigentlichen Problem:

Die minimale Frequenz stimmt mit meinen Messungen (Oszi, Multimeter) 
überein. Bei der maximalen Frequenz entsteht allerdings eine Differenz 
von fast 10%. Dort habe ich einen Wert von ziemlich genau 400 Hz.

Kann mir irgend einer erklären, woran das liegt?

Ich habe auch mal noch den Schaltplan angehängt, wie das Signal dann 
weiter verarbeitet wird mit Hilfe eines ATmega8.

: Bearbeitet durch User
von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Ben S. schrieb:
> Bei der maximalen Frequenz entsteht allerdings eine Differenz
> von fast 10%.>
> Kann mir irgend einer erklären, woran das liegt?

Das liegt an dem Innenwiderstand des LMC555, der in der Formel mit 0 Ohm 
angenommen wird. Bei großen Werten für den frequenzbestimmenden 
Widerstand kann man den vernachlässigen, bei deinen 330 Ohm aber nicht 
mehr.

> Ich habe auch mal noch den Schaltplan angehängt

Sehr schön, nur das Skalieren musst du noch etwas üben.

von Ben S. (benfocus)


Lesenswert?

> Das liegt an dem Innenwiderstand des LMC555, der in der Formel mit 0 Ohm
> angenommen wird. Bei großen Werten für den frequenzbestimmenden
> Widerstand kann man den vernachlässigen, bei deinen 330 Ohm aber nicht
> mehr.

Ah ja klar da hätte ich natürlich auch selbst drauf kommen können ;)


>> Ich habe auch mal noch den Schaltplan angehängt
>
> Sehr schön, nur das Skalieren musst du noch etwas üben.

Hab noch eine andere Variante angehängt. Da kann man es besser sehen.

Wie kann ich den anderen Anhang löschen?

von Kai K. (klaas)


Lesenswert?

>Kann mir irgend einer erklären, woran das liegt?

Viele Potis haben einen Restwiderstand, wenn sie auf "Null" gestellt 
werden...

von Ben S. (benfocus)


Lesenswert?

Kai Klaas schrieb:
>>Kann mir irgend einer erklären, woran das liegt?
>
> Viele Potis haben einen Restwiderstand, wenn sie auf "Null" gestellt
> werden...

Ist richtig. Der liegt wie oben angegeben bei 1,6 Ohm. ;)

von Kai K. (klaas)


Lesenswert?

>Ist richtig. Der liegt wie oben angegeben bei 1,6 Ohm. ;)

Das ist ein sehr niedriger Wert. Durch Abnutzung, Alterung und 
Verschmutzung kann der stark zunehmen.

von Ben S. (benfocus)


Lesenswert?

Kai Klaas schrieb:
>>Ist richtig. Der liegt wie oben angegeben bei 1,6 Ohm. ;)
>
> Das ist ein sehr niedriger Wert. Durch Abnutzung, Alterung und
> Verschmutzung kann der stark zunehmen.

Ok das steht noch nicht zur Debatte, weil das Poti neu ist. Also alles 
noch kein Problem.

Habe jetzt gerade nochmal durchgerechnet. Der Innenwiderstand vom LMC555 
müsste rein rechnerisch etwa 31,5 Ohm betragen.
Hat jmd Erfahrung damit, ob dieser Wert realistisch sein könnte?

: Bearbeitet durch User
von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Ben S. schrieb:
> Der Innenwiderstand vom LMC55
> müsste rein rechnerisch etwa 31,5 Ohm betragen.
> Hat jmd Erfahrung damit, ob dieser Wert realistisch sein könnte?

Das kommt etwa hin, allerdings ist diese Beschreibnug auch nur sehr 
ungefähr, weil der High- und Low-seitig jeweils stark unterschiedliche 
Innenwiderstände hat. Das führt auch zu unterschiedlichen High- und Low- 
Zeiten.

von Kai K. (klaas)


Lesenswert?

Ist unterschiedlich für "high" und "low" am Ausgang. Man kann mit dem 
Datenblatt 70R und 20R (typisch) ausrechnen.

von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Mach einfach den Widerstand größer und den Kondensator kleiner, 
mindestens Faktor 10. Der LMC hat ganz kleine Eingansstöme, da gibt es 
noch lange keinen merlichen Einfluss auf die Zeiten und das Problem mit 
dem Innenwiderstand bzw. den nichtidealen Ausgangspegeln bist du dann 
auch los. Ein Elko ist eh eine schlechte Wahl, wenn man auf genaue 
Zeiten Wert legt. Ein Folienkondensator wäre hier angebracht.

von Ben S. (benfocus)


Lesenswert?

> Das kommt etwa hin, allerdings ist diese Beschreibnug auch nur sehr
> ungefähr, weil der High- und Low-seitig jeweils stark unterschiedliche
> Innenwiderstände hat. Das führt auch zu unterschiedlichen High- und Low-
> Zeiten.

Ja ok das ist aber in meinem Fall nicht relevant, weil der ATmega8 ja 
nur eine Flankenauswertung durchführt. Das Tastverhältnis spielt also 
prinzipiell erst mal keine Rolle.

die Schaltung wird in einem Prüfstand verwendet, bei der der 
Frequenzgenerator lediglich die Fahrgeschwindigkeit eines Pkw simulieren 
soll. Hierbei besteht ein Verhältnis von v = f*0,45. Da die betreffenden 
Fzg nicht schneller als 160 fahren gibt es also hiermit kein Probleme. 
Aber ich merk mir das für den nächsten Aufbau ;)

Danke für eure Hilfe!

: Bearbeitet durch User
von ArnoR (Gast)


Lesenswert?

Ben S. schrieb:
> Gibt es denn eine Möglichkeit die genauen Innenwiderstände zu messen?

Du musst dich mal von der Vorstellung lösen, dass da richtige, 
definierte Widerstände drin sind. Die Kanalwiderstände der 
Ausgangsmosfets sind stark von der Versorgungsspannung, von der 
Temperatur und von der Ausgangsspannung abhängig. Da ist nichts mit 
genau. Ändere die Dimensionierung so, dass die keine Rolle mehr spielen.

von Kai K. (klaas)


Lesenswert?

>Gibt es denn eine Möglichkeit die genauen Innenwiderstände zu messen?
>Ich bin die ganze Zeit schon am Überlegen, aber mir fällt nichts ein ...

Klar, Prinzip des Spanungsteilers mit bekannter Last am Ausgang.

Macht aber kaum Sinn, weil die Innenwiderstände von der Temperatur 
abhängen und von Chip zu Chip schwanken.

von Kai K. (klaas)


Lesenswert?

Man könnte dem Ausgang einen niederohmigen Buffer nachschalten...

von Walter Braun (Gast)


Lesenswert?

Erhöhe R um Faktor 10 und verringere C um Faktor 10. Dann sollte der 
Effekt verschwinden. Oder nimm die bipolare Version NE555, der kann mehr 
Strom treiben.

von Mobilist (Gast)


Lesenswert?

Ben S. schrieb:
> Habe jetzt gerade nochmal durchgerechnet. Der Innenwiderstand vom LMC555
> müsste rein rechnerisch etwa 31,5 Ohm betragen.
> Hat jmd Erfahrung damit, ob dieser Wert realistisch sein könnte?

Schon die zweite Stelle klingt sehr theoretisch. Oder warum glaubst du, 
dass dieser Wert trotz Prozesstoleranzen eine derartige Genauigkeit 
besitzt?

Ben S. schrieb:
> Hab noch eine andere Variante angehängt. Da kann man es besser sehen.

Es geht nicht um "besser sehen", sondern darum, dass manche Mobilgeräte 
dazu tendieren, Probleme mit Bildern zu haben, die eine Größe von über 
hunderzwanzig Millionen Pixeln besitzen und zu allem Überfluss auch 
noch als Farbbild hochgeladen werden, obwohl der Bildinhalt wirklich nur 
schwarz-weiß ist.
Ein simpler ATmega mit seinem Kästchen und ein paar Pin-Bezeichnungen 
braucht keine 5 Millionen Pixel damit das Symbol vernünftig lesbar 
ist, oder ein simpler 6-poliger Steckverbinder (JP1) keine 375000 
Pixeln.

Selbst wenn man die zweite Version mit dem Schaltplanausschnitt in der 
Pixelzahl noch einmal auf ein Viertel reduziert, tut das der Lesbarkeit 
überhaupt keinen Abbruch und das Bild hat immer noch über 6 Megapixel

Ist es wirklich so schwierig, die Hinweise über Bildformate im Forum 
geistig zu bewältigen und vernünftige, dem Informationsgehalt der Bilder 
entsprechende Bildformate und Auflösungen zu verwenden :-(

von Hubert G. (hubertg)


Lesenswert?

Es ist leider nur ein Schaltplanausschnitt aus dem sich die Funktion des 
ganzen nicht erschließt, aber könntest du nicht auf den 555 verzichten 
und das Poti an den ADC hängen?

von Walter Braun (Gast)


Lesenswert?

Die Pixel sind irrelevant. Standard sind heute 24" Bildschirme mit 
1920x1080 (erhältlich ab unter 200 EUR) und Breitbandanbindung. Da nervt 
das Genörgel über die Pixel mehr als eine Ladezeit von 1 Sekunde.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.