Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Timer LMC555 abweichende Frequenzen


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von ottinjo (Gast)


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Hallo zusammen,

ich versuche gerade für ein Hochschulprojekt einen astabilen 
Multivibrator mittels des Timers LMC555 (von der HS vorgegeben) zu 
analysieren. Nun habe ich die Standardschaltung aus dem Datenblatt 
aufgebaut, wobei Ra=1kOhm , Rb=220kOhm, C=10pF und UB=10V.

Mit den vereinfachten Formeln würde ich so auf ein theoretisches 
Ergebnis von ca. 327 kHz kommen. In der Simulation mit Multisim, wie 
auch in der Messung erhalte ich jedoch nur ca. 230 kHz. In einem anderen 
Forum habe ich gelesen, dass dies an internen Verzögerungszeiten des ICs 
liegen könnte, im Datenblatt sind dazu jedoch keine Angeben zu finden.
Lediglich in dem Datenblatt des TLC555 (Seite 9/10) ist eine annähernde 
Formel hierfür zu finden, wobei auch hier nur ein Ergebnis von 280 kHz 
von mir errechnet wird.

Könnt Ihr mir sagen, wie ich die simulierte Frequenz berechnen kann bzw. 
woran genau diese abweichende Frequenz liegt? Nach Anschluss eines Oszis 
ist mir noch aufgefallen, dass der Kondensator über die Schwellspannung 
hinaus geladen wird und auch unterhalb der Triggerspannung abfällt, was 
ich mir jedoch noch nicht erklären kann.

Vielen Dank für Eure Hilfe im Voraus!

von wartemal (Gast)


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Was erwartest Du von der realen Welt.
Welche Toleranz haben Deine Bauteile?
Wake up!

von ul5255 (Gast)


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ottinjo schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> [...] Nun habe ich die Standardschaltung aus dem Datenblatt
> aufgebaut, wobei Ra=1kOhm , Rb=220kOhm, C=10pF und UB=10V.

das LMC555 Datenblatt von TI hat auf Seite 6, Fig. 2 eine Schaltung, um 
die maximale Frequenz zu testen, die der Chip schafft. Dort ist C=200pF. 
Koennte es sein, dass Du mit 10pF jenseits dessen bis, was der LMC555 
leisten kann? Viele andere Kurven in dem Datenblatt hoeren bei C=1nF auf 
...

von ottinjo (Gast)


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Laut Datenblatt ist der LMC555 in der Lage, Frequenzen im MHz Bereich zu 
erzeugen. Wenn ich den Widerstand Rb vermindere, z.B. auf 150kOhm, 
erhalte ich auch eine Frequenz von ca. 330kHz. Diese wird auch durch die 
Simulation mittels Multisim bestätigt. Ich kann mir nur nicht erklären, 
warum diese Abweichung auftritt...

Bzgl. der Toleranzen: Ich habe Standard Bauteile verwendet, Widerstand 
5%, Kondensator 10%. Aber da die Abweichung deutlich größer ist und auch 
durch die Simulationssoftware bestätigt wird, kann es meiner Meinung 
nach nicht daran liegen....

von wartemal (Gast)


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Hast Du auch wirklich einen LMC555 oder sonst einen 
Feldwaldundwiesen555?

Warum sollte die Simulation besser sein als die Realität?

von ottinjo (Gast)


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Ja es ist ein LMC555.
Simulation und Realität stimmen ja eben überein, ich weiss nur nicht 
warum!
Denn laut den Formeln aus dem Datenblatt, komme ich auf eine Frequenz 
von ca. 327 kHz.
Simulation und Realtität hingegen zeigen ca 230 kHz. Ich Weiss nur nicht 
wodurch diese Abweichung zustande kommt.
Bei einer Dimensionierung für eine niedrigere Frequenz stimmen 
Realtität, Simulation und Berechnung überein....

von Peter D. (peda)


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ottinjo schrieb:
> Nun habe ich die Standardschaltung aus dem Datenblatt
> aufgebaut, wobei Ra=1kOhm , Rb=220kOhm, C=10pF und UB=10V.

Bei nur 10pF geht schon jedes Stück Draht und jeder Pin mit ein.
D.h. wirksam sind deutlich >10pF.

von wartemal (Gast)


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That's it.

von Georg H. (Gast)


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Hallo "ottinjo"

Du schriebst:
"Nach Anschluss eines Oszis
ist mir noch aufgefallen, dass der Kondensator über die Schwellspannung
hinaus geladen wird und auch unterhalb der Triggerspannung abfällt, was
ich mir jedoch noch nicht erklären kann.
"
Ist doch logisch. Die Komparatoren im 555 brauchen eine gewisse Zeit, um 
das unter- oder über-schreiten der Schwellspannungen festzustellen und 
an den Ausgang weiterzugeben. In dieser Zeit wird der Zeitbestimmende C 
weiter geladen, und muss somit länger wieder entladen werden.
Schau mal bitte, ob die Zeit, die der C länger ge- und ent-laden wird ca 
1/2 der "überzähligen" Periodendauer entspricht. Dann hast du den Grund 
für die fehlende Frequenz und die Berechnungsgrundlage.

von ottinjo (Gast)


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Dank dir. Kannst Du mir noch sagen, warum dies bei hohen Frequenzen 
auftritt? Bei 230 kHz ist die Spannung jeweils ca. 0,5V ober- bzw. 
unterhalb der Schwell- / Triggerspannung. Bei Frequenzen von 8kHz ist 
der Übertritt der Spannung sehr viel geringer. Ist dies auf die Trägheit 
der Komparatoren zurückzuführen?

Des Weiteren hab ich noch die Frage, wie man dann das Ergebnis der 
Simulation berechnen kann. Mittels der Formeln des Datenblatts vom 
TLC555 (siehe Anhang) komme ich auch nicht auf das simulierte Ergebnis.

Oder berücksichtig ein Simulationstool gleich mögliche parasitäre 
Kapazitäten?

von Peter D. (peda)


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ottinjo schrieb:
> Oder berücksichtig ein Simulationstool gleich mögliche parasitäre
> Kapazitäten?

Im Datenblatt sind doch die Pinkapazitäten angegeben. Die wird der 
Simulator einfach addieren.

von Kai K. (klaas)


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>Nun habe ich die Standardschaltung aus dem Datenblatt
>aufgebaut, wobei Ra=1kOhm , Rb=220kOhm, C=10pF und UB=10V.

Wie meine Vorredner auch schon geschrieben haben, ist 10pF völlig 
lächerlich klein. Da ist ja schon im Bereich der unvermeidlichen 
Streukapazitäten.

von Georg H. (Gast)


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zur Frage:
"Kannst Du mir noch sagen, warum dies bei hohen Frequenzen
auftritt? Bei 230 kHz ist die Spannung jeweils ca. 0,5V ober- bzw.
unterhalb der Schwell- / Triggerspannung. Bei Frequenzen von 8kHz ist
der Übertritt der Spannung sehr viel geringer. Ist dies auf die Trägheit
der Komparatoren zurückzuführen?"

NaJa, bei hohen Frequenzen machen sich Laufzeitprobleme sehr viel 
stärker bemerkbar. Bei 327 KHz hast Du 3,06uS Periodendauer. Und eine 
Steilheit am Komperatoreingang von sagen wir mal 1V/uS (Bei ca 1,5V 
Schwellspannung). Hast Du nun 255 nS Laufzeit, so geht die Spannung um 
ca 0,255V über die Schwellspannung hinaus.

Bei 8 KHz hast Du 125uS Periodendauer. Somit ist die Steilheit bei ca 
0,016V/uS. Auch wenn 0,255 uS noch dazu kommen, bleibt es bei der 
Schwellspannung (plus 0,004V).

Verständlich?

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