Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik VCO mit Dreiecksausgang


von Fire H. (fireheart)


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Hallo Forum

Kann die Schaltung im Anhang funktionieren? Es sollte ein präziser VCO 
sein, der exakt bei 0V Eingangsspannung 0Hz hat und dann völlig linear 
mit der Spannung die Frequenz erhöht. Er sollte im NF Bereich arbeiten, 
also sollten die Flankensteilheiten des OPAmps nicht in's Gewicht 
fallen.

Etwas Sorge bereitet mir die Polaritätsumschaltung mit A2 und dem 
Transistor. Wird der Transistor nicht angesteuert, sollte das Signal 1:1 
weitergeleitet werden, im anderen Fall exakt negiert werden.
Der Rest ist klassische Schaltungstechnik. A3 integriert die 
Eingangsspannung und A4 arbeitet als invertierender Schmitt-Trigger, der 
über den Transistor die Polarität des Steuersignals für den Integrator 
invertiert.
Was fehlt in der Schaltung, damit sie auch in der Praxis funktioniert?

Grüße
FireHeart

PS: dem aufmerksamen Forenleser wird aufgefallen sein, dass diese Frage 
thematisch zum phantomgespeisten VCO Oszillator anschließt. Würde man 
hier eine BPW21 Fotodiode (z.B.) in Fotoelementschaltung verwenden, dann 
würde die Frequenz linear zur Elementespannung ansteigen, die wiederum 
logarithmisch mit der Beleuchtungsstärke zusammenhängt und auf diese 
Weise ein Lichtstärkemessgerät über viele Dekaden erzeugen.

von Dieter (Gast)


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Am einfachsten geht es mit einem XR2206, sofern es gelingt dieses IC 
aufzutreiben (habe ich noch in meinem Fundus).

Es wird nur möglich sein ganz auszuschalten oder eine untere 
Mindestfrequenz am unteren Steuerungsende. Zweitens wirst Du den Bereich 
schaltbar aufteilen müssen. 20Hz bis 20kHz in einem Zug (ohne 
Kondensatorumschaltung) durchzusteuern ist analog eine Herausforderung, 
schaffte aber der XR2206.

Es gäbe da noch die digitale Signalerzeugung, die einen groeßeren 
Dynamikbereich abdecken könnte.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fire H. schrieb:
> Kann die Schaltung im Anhang funktionieren?

Am besten klopfst du sie mal in einen Simulator (LTSpice bietet sich an, 
denn LT ist gerade bei OpAmps einer der führenden Hersteller). 0Hz bei 
0V und dann linear ansteigend ist im Allgemeinen eine anspruchsvolle 
Aufgabe, die ich heute mit einem MC lösen würde.

von Helmut S. (helmuts)


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> dann
würde die Frequenz linear zur Elementespannung ansteigen, die wiederum
logarithmisch mit der Beleuchtungsstärke zusammenhängt und auf diese
Weise ein Lichtstärkemessgerät über viele Dekaden erzeugen.

Da wäre dann das interessant:
http://www.ti.com/sensing-products/optical-sensors/light/overview.html?keyMatch=light%20sensor&tisearch=Search-EN-Everything

von MiWi (Gast)


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Dieter schrieb:
> Am einfachsten geht es mit einem XR2206, sofern es gelingt dieses IC
> aufzutreiben (habe ich noch in meinem Fundus).
>
> Es wird nur möglich sein ganz auszuschalten oder eine untere
> Mindestfrequenz am unteren Steuerungsende. Zweitens wirst Du den Bereich
> schaltbar aufteilen müssen. 20Hz bis 20kHz in einem Zug (ohne
> Kondensatorumschaltung) durchzusteuern ist analog eine Herausforderung,
> schaffte aber der XR2206.

Jeder analoge Synthi schafft das ohne nennenswerte Probleme und 
spätestens seit der AN14 von LT aus dem Jahr 1986 (also vor 32 Jahren!) 
ist es auch für normale Menschen ersichtlich wie das über einen viel 
größeren Bereich funktionieren kann.

Der vom TO genannte VCO kann IIRC ebenso die volle Audionbandbreite 
durchfahren wenn entsprechende Halbleiter eingesetzt werden. Diese 
Schaltung ist bereits so oft durchdekliniert worden das der TO selber 
danach suchen darf, denn es ist sein Projekt.

MiWi

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Fire H. schrieb:

> Kann die Schaltung im Anhang funktionieren?

Das ist die Prinzipschaltung des Integrator/Schmitt-Trigger 
Dreieckgenerators, der mit einem geschalteten Koeffizientenglied zum VCO 
aufgebohrt wurde. Die Schaltung an sich funktioniert. Aber natürlich 
fehlt bei dir jede Menge Dimensionierung.

> Es sollte ein präziser VCO sein, der exakt bei 0V Eingangsspannung
> 0Hz hat und dann völlig linear mit der Spannung die Frequenz erhöht.

Das ist ein frommer Wunsch, der an der Realität scheitern wird. OPV 
haben Offsetspannungen und Biasströme. Und ein MOSFET ist kein idealer 
Schalter.

> Er sollte im NF Bereich arbeiten

Genau daher (Synthesizerbau) kenne ich die Schaltung. Die Linearität ist 
für diese Anwendung gut genug. Und 0Hz braucht man dann auch nicht.

> Würde man
> hier eine BPW21 Fotodiode (z.B.) in Fotoelementschaltung verwenden, dann
> würde die Frequenz linear zur Elementespannung ansteigen, die wiederum
> logarithmisch mit der Beleuchtungsstärke zusammenhängt und auf diese
> Weise ein Lichtstärkemessgerät über viele Dekaden erzeugen.

Was auch immer du dir davon versprichst. Genausogut könnte man die 
Fotodiode im Kurzschluß betreiben und als Stromquelle für einen 
Sägezahn-Oszillator verwenden. Für diese Anwendung ist die Signalform ja 
unerheblich. Und ein großer Dynamikumfang ist beim Messen von Frequenzen 
kein Problem.

von Fire H. (fireheart)


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Hallo Forum

Sorry, ich war etwas krank und hatte mir "Internet-Auszeit" gegönnt.
Anhand eurer Kommentare lohnt sich also schon mal der Aufbau auf ein 
Testboard, um zu sehen, was das Ding wirklich so macht.

>Das ist ein frommer Wunsch, der an der Realität scheitern wird. OPV
>haben Offsetspannungen und Biasströme. Und ein MOSFET ist kein idealer
>Schalter.

An den 0Hz möchte ich mich jetzt nicht so festklammern. Ich wollte nur 
nicht, dass das Ding bei 3V zu schwingen beginnt und bei 5V seine 
maximale Frequenz hat.

Kann mir jemand noch einen Tipp geben, welchen OP ich verwenden sollte? 
Das Ding soll insgesamt sehr wenig Strom verbrauchen, deshalb hatte ich 
auch im Schaltbild schon relativ hohe Widerstände eingetragen. Der OP 
selbst soll natürlich auch nicht viel brauchen. Aus der guten alten Zeit 
ist mir daher der TL064 eingefallen...aber mittlerweile gibt's sicher 
schon bessere ... nur sollten sie auch erhältlich sein.

Grüße
FireHeart

von Lurchi (Gast)


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Im Prinzip kann die Schaltung auch real so funktionieren. Wenn es im 
unteren Bereich genau proportional zur Frequenz sein soll und das 
Dreieck dann auch noch gut symmetrisch sein soll, müsste man ggf. einen 
Offsetabgleich vorsehen oder präzise OPs nehmen.

Ein MPC6004 und LMV324 wären relativ sparsamen OPs, die auch günstig und 
gut erhältlich ist. Allerdings nur maximal 5 V.

Noch sparsamer wäre etwa MCP6404.

von (º°)·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.·´¯`·.¸¸.· (Gast)


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Die Schaltung ist wirklich steinalt.

A1 kann Mann fuer hinreichend niederohmige Quellen weglassen
und A2 und A3 zu einem umschaltbaren Integrator verhairaten.
Statt des FETs hab ich da auch schon "normale" Transistoren
gesehen.
Ein TL084 ist fuer den Audiobereich allemal hinreichend.
Ein TL082 wuerde in der Sparversion auch gut funktionieren.

Mit 2 uA709 hab ich damit vor droellfzig Jahren zusammen
mit einem EO174A der einen Kippspannungsausgang hat, schon
gewobbelt...

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