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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Oszillatorfrage


Autor: Michael (Gast)
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Hallo

Ich wollte mir einen möglichst simplen Oszillator bauen. Frequenz egal, 
irgendwo zwischen vielleicht 500Hz und 10kHz. Ausgang sollte eine 
digitale Logik steuern.

Genommen habe ich nun den linken Teil der Schaltung auf dieser Seite: 
http://www.national.com/nationaledge/jun04/article.html

Folgende Werte habe ich genommen:
C1: 22nF, R1: 20kOhm, R2-R4: 2kOhm, Opamp: TL084ACN (hatte ich noch 
zuhause rumliegen).

Generell funktioniert das auch. Es gibt eine Frequenz von etwa 2kHz. 
Aber die Amplitude ist ziemlich gering, d.h. der Low-Wert liegt wohl bei 
etwa 1V und der High-Wert bei etwa 2V. Damit kann ich meine Logik nicht 
gescheit schalten.

Leider bin ich mit solchen analogen Schaltungen ein völliger Idiot. Ich 
verstehe nicht, wieso das so ist. Theoretisch sollte der OP doch 
entweder VCC oder GND an seinen Ausgang setzen?

Hat da jemand einen Anhaltspunkt für mich?

Danke

Michael

Autor: Michael (Gast)
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Ach, so sieht das Signal in etwa aus. Habe leider nur ein einfaches 
selbstgebautes Oszi. Der Amplitudenwert lässt sich leider nicht direkt 
ablesen. Dazu braucht man den Vergleich mit GND und VCC.

Autor: Michael (Gast)
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So sehen GND und VCC aus auf meinem Oszi.

Das Signal nimmt also etwa das mittlere Drittel ein.

Autor: NochEinGast (Gast)
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Hallo,

einfach mit dem 2.OP des TL084 einen Komparator mit der Schaltschwelle 
1V dahinterschalten.

Gruß

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Ich verstehe nicht, wieso das so ist

Ich vermute, das liegt am R2. Ich würde den eher mal weglassen.

Aber wenn es dir nur darum geht, ein Rechtecksignal zwischen 0,5 und 
10kHz mit TTL Pegel zu erzeugen, dann gibt es einfachere Schaltungen.

zB hier gleich auf der ersten Seite:
http://homepages.fh-giessen.de/~hg13899/Studium/Di...

Autor: Michael (Gast)
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Hallo NochEinGast

klingt nach einer einfachen Idee. Habe ich mal kurz verlötet. Für die 
Wiederstände habe ich ein 5k Poti genommen, damit konnte ich die 
Schaltschwelle theoretisch einstellen.

Nur das Ergebnis ist genau das gleiche wie am Ausgang des ersten OPs 
??????

Seltsam, ich verstehe diese Analogtechnik nicht.


@Matthias:
Wenn ich die Schaltung richtig verstehe, braucht es R2 damit das Teil 
schwingt, auch wenn die negative Versorgungsspannung des OPs nicht 
kleiner Null ist. Die gleiche Schaltung gibt es häufiger im Netz, dann 
aber meistens mit negativer VCC anstelle GND und dafür dann ohne den R2.

Ich löte ich nachher mal aus.

Was die anderen Schaltungen angeht: Wenn ich das PDF richtig verstehe, 
brauche ich dafür Schmitttrigger Bausteine. Habe ich zumindets nicht 
hier, müsste ich mir besorgen.


Danke erstmal für die ersten Tipps!

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Mit welcher Versorgungsspannung versorgst du das ganze. Ich vermute mal 
mit 5V.
Der TL084 kann nicht bis an die Versorgungsspannung ausgesteuert werden.
Parameter im Datenblatt: Maximum Output Voltage swing.

Bei einer Versorgungsspannung von +-15V kann der Ausgang nur +-12V.
Nun rechne das mal um auf +5V . Da bleibt nicht viel ueberig.

Besser ist es dafuer einen Rail To Rail Op zu verwenden.
z.B.  OPA2340 oder TS912.

Wenn es aber nur darum geht ein Rechtecksignal bei TTL Pegel zu erzeugen 
waere es besser dafuer einen rueckgekoppelten Schmitt-Trigger zu nehmen 
wie 74HC14.

Gruss Helmi

Autor: yalu (Gast)
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> Theoretisch sollte der OP doch entweder VCC oder GND an seinen
> Ausgang setzen?

Der TL084 ist für diese Anwendung nicht geeignet, da die
Ausgangsspannung nicht dicht genug an VCC und GND heranreicht. Laut
Datenblatt ist der minimale Output-Swing +/-12V bei +/-15V
Versogrungsspannung. Für 5V/0V-Versorgung sind die Werte nicht
angegeben, aber untere Wert von 1V ist eigentlich schon deutlich
besser, als ich erwartet hätte.

Da hilft auch ein nachgeschalteter Schmitt-Trigger überhaupt nichts,
wenn er mit dem gleichen OpAMp aufgebaut ist.

Um mit der Ausgangsspannung dicht an VCC und GND heranzukommen,
brauchst du einen Rail-to-Rail-OpAmp. Evtl. genügt aber auch schon ein
Single-Supply-OpAmp. Der kommt wenigstens mit dem unteren
Ausgangspegel dicht an GND heran. Vielleicht hast du einen guten alten
LM324 oder LM358. Der hat einen Low-Pegel unter 0,5V (je nach
Belastung) und High-Pegel über 3V. Das sollte für die meisten
nachfolgenden Digitalschaltungen ausreichend sein, da bei diesen der
High-/Low-Schwellwert meist in der Gegend von 2V liegt.

Alternativ kannst du einen einfachen Rechteckoszillator mit
"richtigem" Digitalausgang auch aus einem Schmitt-Trigger-Inverter,
einem R und einem C aufbauen.

Autor: yalu (Gast)
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Oje, viel zu langsam. Helmi hat schon alles gesagt :)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hier noch eine AUswahl von Multivibratoren.

Gruss Helmi

Autor: Michael (Gast)
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Hmm, das wird es wohl sein. Bei mir läuft die Schaltung sogar nur mit 
3,3V.

Wird wohl das beste sein, wenn ich eine andere Schaltung aufbaue, z.B. 
eine von Helmis Vorschlägen. Von den ICs hätte ich nur keinen hier. 
Vielleicht probier ich mal die Transistor-Variante.

Vielen Dank!

Michael

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Was fuer welche IC's hast du den da wenn man fragen darf ?

Gruss Helmi

Autor: HildeK (Gast)
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>Ausgang sollte eine digitale Logik steuern.
Schon bei der Anforderung hätte die AD-Überschrift "A Quick Sine Wave 
Generator" gar nicht erst in Betracht gezogen werden dürfen ...

Nochmals Helmis Frage: Welche ICs hast du den da? Wenn du eine digitale 
Logik steuern willst, dann müssten ja welche zur Hand sein. Da findet 
sich bestimmt was brauchbares darunter.

Autor: Michael (Gast)
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Um ehrlich zu sein, nicht sehr viel :-(

Habe eigentlich hauptsächlich CPLDs, Mikroprozessoren und USB chips 
hier. Habe keine einfachen Logikbauteile oder so ziemlich keine 
Analogchip.

Hab noch einen gebrauchten HC74A, allerdings nur als SMD. Auch noch ein 
paar PSOC-Arrays (CY8C29466), mit denen ich bisher nichts angefangen 
habe. Und eben die TL084ACN.

Also nichts wirklich gut geeignetes für einen Oszillator. Habe noch ein 
paar BC547A hier. Vielleicht baue ich damit den Transistor-Oszi?

Schöne Grüsse

Michael

Autor: HildeK (Gast)
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OK - dann ist es natürlich schwierig. Mit 'nem CPLD geht es sicher auch 
- aber da fallen mir nur die Stichworte 'Kanonen' und 'Spatzen' ein ;-)
Außer - du brauchst den in deiner restlichen Schaltung sowieso - dann 
Helmis CD4011-Lösung nehmen.
Helmis Transistorlösung braucht sowohl PNP als auch NPN. Hier ist noch 
eine Alternative - du musst halt die Cs deutlich verkleinern und die 
LEDs weglassen:
http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Astabi...

Autor: Michael (Gast)
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Also, um ehrlich zu sein, brauch ich das Oszisignal tatsächlich als 
kleines Testeingangssignal für einen CPLD. Heisst das, dass ich die 
CD4011-Schaltung eigentlich auch mit zwei Eingängen vom CPLD realisieren 
kann?

Ich hatte ganz am Anfang bereits mal versucht, den Ausgang eines 
CPLD-NANDs auf einen RC-Tiefpass zu geben und von dort auf den Eingang 
eines zweiten NANDs. Hat aber keine Schwingung gegeben. Hatte das darauf 
zurückgeführt, dass die Eingänge des CPLDs keine Schmitt-Trigger sind.

Ist übrigens alles nur eine Testschaltung, um was zu probieren. Daher 
auch keine SMD-Bausteine (ausser dem CPLD, der auf einem Adapter sitzt.)

Hatte schon ganz kurzfristig überlegt, einen Attiny2313 zu nehmen, und 
den mit dem internen Oszi runtergeteilt eine Frequenz an einem Pin 
bereitstsellen zu lassen. Für den Test wäre es o.k., aber dazu fallen 
einem dann auch die Spatzen und Kanonen wieder ein. ;-)

Autor: HildeK (Gast)
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Meiner Ansicht nach geht das - auch wenn ich es noch nicht mit einem 
CPLD ausprobiert habe.
Bilde im CPLD mit drei Pins die beiden Inverter von Helmis Vorschlag 
mit den CD4011 nach. Dies Schaltung ist oft in den Applikationsbüchern 
der CD4xxx-Serie zu finden. Mit einem alleine (HC14-Variante) ist 
tatsächlich ein Schmitt-Trigger notwendig.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Noch eine Multivibratorschaltung

Gruss Helmi

Autor: Frank L. (hermastersvoice)
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Also nen Tiny13 hab ich schon öfter als programmierbaren Taktgenerator 
für Testschaltungen benutzt. Man kann da so schön Frequenz und 
Tastverhältnis einstellen und der Chip muss nur mit Strom versorgt 
werden. Also keine weitere Beschaltung nötig und sehr variabel. Damit 
schlägt er sogar nen 555 und wenn man ihn nicht mehr als Taktquelle 
braucht kann man ihn ja einfach umprogrammieren. Wenns die Testaufgabe 
erordert kann man sich sogar mehrere Frequenzen programmieren oder 
Verläufe. Für eine endgültige Schaltung stimm ich sowohl den Kanonen als 
auch den Spatzen zu aber zum testen ideal.

bye

Frank

Autor: Michael (Gast)
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Also, ich teste das nachher mal mit dem 4011er Oszi im CPLD. Wenn das 
klappt, wäre es natürlich eine supereinfache Lösung :-)

Ansonsten ist die Idee mit dem 2313 vielleicht auch gar nicht so 
schlecht. Meistens habe ich hier ein oder zwei rumliegen. Programmiert 
sind sie schnell und einfach. Brauchen nur dummerweise einen 20-pin DIL, 
aber für Tests ist das generell vielleicht echt ne gute Alternative.

Für die Zukunft kann sich ja auch mal einen kleinen 8-Dil Adapter 
machen, auf dem man einen ATTiny15/25 draufsetzt, nur als 
programmierbaren Taktgenerator. Hmm, werde da mal drüber nachdenken...

Autor: yalu (Gast)
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Mit wenig Aufwand kannst du auch eine kleine ATtiny13/15/25-Platine
machen, die zusätzlich noch zwei Taster enthält, über die die Frequenz
in mehreren Stufen hoch- und runtergeschaltet werden kann. Mit zwei
weiteren Tastern wäre zusätzlich das Tastverhältnis einstellbar. Dann
wären alle I/O-Pins (bis auf den Reset) genutzt und die Spatzen wieder
etwas weiter von den Kanonen weg :)

Autor: Michael (Gast)
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Habe mal kurz die 4011er Schaltung ausprobiert. Leider schwingt die 
Schaltung nicht an :-(

Vielleicht muss ich noch ein paar andere RC Kombinationen probieren. 
Momentan habe ich 22nF, 10kOhm und 55kOhm.

Oder wohl doch mal über die Attiny2313 Lösung nachdenken...

Autor: Michael (Gast)
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Erfolg!

Habe jetzt 2kOhm und 10kOhm. Damit gehts! Schwingt mit etwa 5kHz.

Danke für alle Tips!

Viele Grüsse

Michael

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