Moin, ich möchte einen kleinen Oszillator bauen (auf Basis von einem NE555), bei dem ich die Frequenz logarithmisch mit einem Poti regeln kann. Die Idee ist, dass wenn das Poti ganz nach links gedreht ist, die Transistoren Q1 und Q3 einen Stromspiegel bilden. Drehe ich das Poti nach rechts, bilden Q2 und Q3 einen Stromspiegel. Der Strom durch Q2 ist dabei erheblich kleiner, als der durch Q1. Der Widerstand des Potis definiert mir die Spreizung der Frequenz, welche proportional zum Strom durch Q3 sein soll. Ziel soll sein, Frequenzen von 100Hz bis 20kHz einstellen zu können und das einigermaßen gleichmäßig. Und ohne all zu große Temperaturdrift, also ich will eine Frequenz einstellen (mit Oszi o.Ä.) und mit darauf verlassen können, dass sie in den nächsten Minuten nicht all zu weit wegdriftet. Dass ich Q2 doppelt ausgeführt habe, ist nur so eine Idee, weil ich dann mit einem gängigen 10k-Poti hinkomme. Ich könnte Q2 auch einfach ausführen, dann müsste ich für die gleiche Frequenzspreizung aber einen 20k-Poti verwenden - gibt es, ist aber eher unüblich. Die 4 Spannungsquellen in Reihe zu den Basen sind nur zu testzwecken (flat(2m) bedeutet, dass bei jedem Simulationslauf die Spannung zufällig gleichverteilt zwischen -2mV und +2mV festgelegt wird) um nachzuvollziehen, wie groß die Abweichungen werden, wenn die Transistoren nicht exakt gleich sind oder nicht die gleiche Temperatur haben. Ohne diese zusätzlichen Spannungen bei perfektem Temperaturabgleich ist der Temperatureinfluss übrigens sehr klein. Die leichte S-förmige Abweichung des Stroms vom Poti-Wert resultiert aus der Tatsache, dass der Poti ein belasteter Spannungsteiler ist. Nun zur Frage: Bekommt man 3 oder 4 Transistoren thermisch so gut gekoppelt? Ist 2mV also rund 1K Temperaturunterschied realistisch? Sind die Bauteiltoleranzen in der Praxis vielleicht so groß, dass meine Gedanken eigentlich nur ein kleines Randproblem adressieren und die Sache aus ganz anderen Gründen nicht funktionieren wird? Gibt es andere Tricks, die Temperaturen gleich zu machen (aktiv regeln/heizen)? Es gibt Transistorarrays mit 4 Transistoren in einem Case, die sind dann aber entweder nicht besonders thermisch gekoppelt oder aber ziemlich teuer. Zwei Transistoren mit guter Kopplung gibt es dagegen relativ gut und preiswert. Aber bei der Schaltung brauche ich ja nicht nur zwei. Kann man zwei Pärchen irgendwie trickreich verschalten? Übrigens wird über diese Schaltung der Timing-Kondensator am NE555 entladen. Anstatt dieser Schaltung ein log Poti ist daher schwierig, weil ich den Poti ja als regelbaren Widerstand und nicht als Spannungsteiler brauche. Gruß, Roland
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Es gibt die 4-fach Transitorarrays B315, B325, B340, B341, B360, B380 aus DDR-Beständen, die wurden genau für sowas gebaut. Die Frequenz ist aber nur dann proportional zum Entladestrom, wenn die Aufladezeit vernachlässigbar gegen die Periodendauer ist. Es heißt übrigens "das Poti", nicht "der Poti".
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Moin, Arno R. schrieb: > Es gibt die 4-fach Transitorarrays B315, B325, B340, B341, B360, B380 > aus DDR-Beständen, die wurden genau für sowas gebaut. Hmm, aus DDR-Beständen klingt jetzt nicht gerade nach einfacher Verfügbarkeit. Die Frage ist, ob diese Teile besser wären, als ein aktueller MMPQ3904. > Die Frequenz ist aber nur dann proportional zum Entladestrom, wenn die > Aufladezeit vernachlässigbar gegen die Periodendauer ist. Das Problem ist mir bewusst, vor allem bei großen Frequenzen. Macht aber nichts, es geht darum einen Wert einzustellen und der soll dann anschließend bei Temperaturänderungen nicht wandern. Das eine Skala am Poti nicht exakt die Frequenz darstellen kann, ist mir klar. Muss auch gar nicht. Gruß, Roland
Roland D. schrieb: > Hmm, aus DDR-Beständen klingt jetzt nicht gerade nach einfacher > Verfügbarkeit. Die Dinger gibt es problemlos zu kaufen. > Die Frage ist, ob diese Teile besser wären, als ein aktueller MMPQ3904. Wenn die MMPQ3904 so aufgebaut sind wie die MPQ3904, dann sind die B3xx um Klassen besser, da 4 Transistoren auf einem Chip mit sehr gutem Gleichlauf und thermischer Kopplung. Die MPQ enthalten zwar 4 Transistoren, aber davon sind nur jeweils 2 (die an den Enden) leicht thermisch gekoppelt. Es sind getrennte Chips auf jeweils eigenem Chipträger. Die Kopplung von Ende zu Ende ist nicht der Rede wert.
Arno R. schrieb: > Es gibt die 4-fach Transitorarrays B315, B325, B340, B341, B360, B380 > aus DDR-Beständen, die wurden genau für sowas gebaut. Gabs im Westen auch, z.B. TPQ... von Sprague.
Arno R. schrieb: > Die MPQ enthalten zwar 4 Transistoren, aber davon sind nur jeweils 2 > (die an den Enden) leicht thermisch gekoppelt. Es sind getrennte Chips > auf jeweils eigenem Chipträger. Die Kopplung von Ende zu Ende ist nicht > der Rede wert. In teuer gibt's dem MAT14, aber im Datenblatt steht genau genommen auch nichts über die thermische Kopplung untereinander: Da steht: "The MAT14 also features a low offset voltage of 100 µV typical and tight current gain matching to within 4%. Each transistor of the MAT14 is individually tested to data sheet specifications. For matching parameters (offset voltage, input offset current, and gain match), each of the dual transistor combinations are verified to meet stated limits. " was sich so anhört, als ob darin auch zwei separate Doppeltransistoren sind. Immerhin gibt es zwei Pins mit "substrate", was darauf hindeutet, dass die thermischen Eigenschaften dem Konstruktör wichtig waren. Die Frage wäre, ob das nicht mit Kanonen auf Spatzen geschossen ist. Gruß, Roland
Es gab/gibt ja noch den 3086, ich glaube ursprünglich von RCA: https://www.microelectronicash.com/downloads/CA3086E.pdf Da steht zumindest im Datenblatt etwas von "The CA3086 consists of five general-purpose silicon NPN transistors on a common monolithic substrate", "thermal matching" und "Temperature Compensated Amplifiers". Scheint problemlos beschaffbar.
Roland D. schrieb: > ohne all zu große Temperaturdrift Wie viel ist das in %? Für hohe Frequenzstabilität empfehle ich ein DDS Modul. Und diese Stromspiegellösung funktioniert am 555 auch praktisch, oder nur theoretisch?
Moin, Also bevor ich mir da irgendwelche wilden Konzepte aus dem Kreuz leiere, die dann bestenfalls aehnlich gut/schlecht sind, wie die von vor 40..50 Jahren verwendeten - musses wirklich heutzutage noch analog sein? Mit irgendeinem popeligen <=8 pin µController kriegt man das doch prima hin, ohne Temperatur- oder Bauteiltoleranzen, ohne DDR-Chipse, etc. Oder ist das so ein religioeses/ueberzeugungs/Glaubens-Ding und muss daher mit Transistoren gemacht werden? Gruss WK
Roland D. schrieb: > Ziel soll sein, Frequenzen von 100Hz bis 20kHz einstellen zu können und > das einigermaßen gleichmäßig. Und ohne all zu große Temperaturdrift, > also ich will eine Frequenz einstellen (mit Oszi o.Ä.) und mit darauf > verlassen können, dass sie in den nächsten Minuten nicht all zu weit > wegdriftet. Sieh Dir mal uralte Schaltungen von analogen Synthis an - namentlich vom mini-Moog. Die sind richtig gut! Meinetwegen kann man da auch noch einen 555 verwurschteln, der aber eher störend sein wird ;-)
Moin, Dergute W. schrieb: > Also bevor ich mir da irgendwelche wilden Konzepte aus dem Kreuz leiere, > die dann bestenfalls aehnlich gut/schlecht sind, wie die von vor 40..50 > Jahren verwendeten - musses wirklich heutzutage noch analog sein? Mit > irgendeinem popeligen <=8 pin µController kriegt man das doch prima hin, > ohne Temperatur- oder Bauteiltoleranzen, ohne DDR-Chipse, etc. > Oder ist das so ein religioeses/ueberzeugungs/Glaubens-Ding und muss > daher mit Transistoren gemacht werden? Guter Einwand. Mein Gedanke dabei ist, dass dieses Gerät nur zu Testzwecken dienen soll, sollte daraus mal ein Seriengerät werden, wird es diesen Frequenzregler nicht mehr brauchen. Dann wird die Schaltung tatsächlich aus nicht mehr als einem NE555 und Hühnerfutter bestehen. Was kostet ein minimaler µC, der auf 200ns genau mit nicht mehr als 5% Temperaturdrift timen kann? Inclusive der Spannungsversorgung mit 5V, die ich bei der NE555-Lösung nicht brauche? Also richtig, wenn es nur um genau dieses Gerät ginge, wäre die Lösung mir einem Arduino-Nano huckepack sicherlich die viel einfachere. Gruß, Roland
Wolf17 schrieb: > Roland D. schrieb: >> ohne all zu große Temperaturdrift > Wie viel ist das in %? In meiner Simulation habe ich den Transistoren zufällige Basisspannungen mit +/- 2mV verpasst. Was wohl rund +/-1K Temperaturunterschied bedeutet. Das führt zu einen Variation im Strom von +/- 15%. +/- 5% fände ich schöner, dazu muss die Temperatur also grob gerechnet auf +/- 0,3K begrenzt werden. Ist das schwierig? Ich weis nicht, deswegen frage ich ja. > Und diese Stromspiegellösung funktioniert am 555 auch praktisch, oder > nur theoretisch? In der Simulation funktioniert es. Gruß, Roland
Helmut K. schrieb: > Es gab/gibt ja noch den 3086, ich glaube ursprünglich von RCA: Wird auch längst nicht mehr hergestellt.
Roland D. schrieb: > Die Frage ist, ob diese Teile besser wären, als ein aktueller MMPQ3904. Ja. Die alten waren auf einem Chip, daher thermisch gut verbunden, elektrisch leider auch, aber man musste nehmen, was bei raus kam. Die modernen sind 2 Transistorchips in einem Gehäuse, schlechter gekoppelt teils komplett isolier aber vorher nach gleicher Stromverstärkung selektiert 'gepaart'. Insbesondere der Effekt durch Eigenerwarmung ist ab 1mA massiv und verhindert jede Nutzung als Stromspiegel.
Moin, Roland D. schrieb: > sollte daraus mal ein Seriengerät werden, wird > es diesen Frequenzregler nicht mehr brauchen. > Dann wird die Schaltung > tatsächlich aus nicht mehr als einem NE555 und Hühnerfutter bestehen. > > Was kostet ein minimaler µC, der auf 200ns genau mit nicht mehr als 5% > Temperaturdrift timen kann? Inclusive der Spannungsversorgung mit 5V, > die ich bei der NE555-Lösung nicht brauche? aehhh - da steh' ich jetzt etwas auf der Leitung. Braucht dein Seriengeraet jetzt noch das Poti mit der exponentiellen und driftfreien Frequenzeinstellung oder ist da die Frequenz fix? Bei Fixfrequenz waer's doch fast voellig wurst, was dein einzelnes Engineeringsample mit µC und "teurem" 78L05 drauf kostet, wenns in der Serie dann eh wieder ein 555 auf Festfrequenz ist. Gruss WK
Roland D. schrieb: > +/- 5% fände ich schöner Ich verstehe nicht, was dieser Stromspiegel bringen soll, also wo der Vorteil gegenüber einem logarithmischen Poti direkt am 555 ist. Piher nennt für sein T-21 Potis unter 100k einen Temperaturkoeffizienten von +-300ppm/K. Dazu einen PP Folienkondensator am 555, fertig. Damit bleibt man unter 0,05%/K Temperaturgang.
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Wolf17 schrieb: > Ich verstehe nicht, was dieser Stromspiegel bringen soll, also wo der > Vorteil gegenüber einem logarithmischen Poti direkt am 555 ist. Wenn du dir die Kennlinie eines log-Potis ansiehst, kommst du ganz allein drauf.
Wenn Mann es analog richtig machen will, macht Mann es wie früher(TM). Mit 2 OPVs, der eine integriert die Steuerspannung auf, und der Zweite, als Komparator, "polt" die Steuerspannung für den Integrator um. Das ergibt neben einem ordentlichen Dreieck, auch ein brauchbares Rechteck. Aber doch nicht mit dem Universalnichtskönner 555... Wenn man sowieso nur ein Rechteck im Auge hat, wäre der NCO eines PICs (12F1501, 16F1503, 16F1507-9) einen Blick wert.
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Wolf17 schrieb: > Roland D. schrieb: >> +/- 5% fände ich schöner > Ich verstehe nicht, was dieser Stromspiegel bringen soll, also wo der > Vorteil gegenüber einem logarithmischen Poti direkt am 555 ist. > > Piher nennt für sein T-21 Potis unter 100k einen Temperaturkoeffizienten > von +-300ppm/K. Dazu einen PP Folienkondensator am 555, fertig. > Damit bleibt man unter 0,05%/K Temperaturgang. Bei 10nF muss das Poti schon mindestens 1MOhm haben. Und Antilog sollte es auch noch sein (gut, da kann man sich umgewöhnen). Bei 20kHz ist das aber schon ein Entladestrom von 100mA - was auch schon wieder Grenzwertig für den DIS-Pin von NE555 ist. Sprich größer kann ich den Kondensator auch nicht machen. Es gibt ja noch den Trick, den Kondensator über ein Poti zu entladen und dabei ständig über einen Festwiderstand auf Vcc zu legen. Ist das Poti sehr groß, dann verschiebt sich der Zeitpunkt, wo die untere Schaltschwelle unterschritten wird ins unendlich. Also mit gängigen Poti-Werten beliebig kleine Frequenzen machbar. Das ist aber aus dem Bauch heraus geschätzt eine ganz schön wacklige Angelegenheit. Ein Umschalten zwischen zwei Frequenzbereichen wäre auch noch akzeptabel. Gruß, Roland
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