BJT astabiler Multivibrator erzeugt Dreieckswelle

Astabiler BJT-Multivibrator

In dieser Schaltung befindet sich ein bjt astabiler Multivibrator. Es erzeugt eine Rechteckwelle. Und laut Beschreibung erzeugt er am Ausgang des Operationsverstärkers aus dieser Rechteckwelle eine Dreieckwelle.

Ich habe versucht, diese Schaltung in LTSpice zu implementieren.

Astabiler Multivibrator ltspice

Wenn ich den Ausgang der ersten Schaltung (astabiler Multivibrator) simuliere, sieht es gut aus.

Rechteckschwingung

Aber wenn Sie sich den Ausgang des Operationsverstärkers ansehen, gibt es eher einige Störungen als eine Dreieckswelle.

Opamp-Ausgang

Was könnte an dieser Schaltung hier falsch sein?

Bearbeiten :

Ich habe den Wert des R6-Widerstands auf 1000000 Ohm geändert, aber der Ausgang des Operationsverstärkers sieht immer noch nicht wie eine Dreieckswelle aus.

Ausgabe nach Änderung von R6

Edit2: Nachdem ich mit Potentiometerwerten herumgespielt habe, sollte ich in der Lage sein, eine Wellenform zu sehen, die am Ausgang des Operationsverstärkers wie ein Dreieck aussieht.

Dreieck-Ausgabe

Aber wenn ich die Simulationszeit von 100 Millisekunden auf 700 Millisekunden erhöhe, sehe ich 15 Volt Gleichspannung am Ausgang des Operationsverstärkers. Ich weiß nicht, warum das passiert.

Fügen Sie eine große Kappe in Reihe mit R5 hinzu; und den Topf auf Null stellen.
Wenn ich eine große Kappe in Reihe mit R5 hinzufüge, sagen wir 100 u, und den Pot auf Null stelle, wird der Ausgang des Operationsverstärkers auf -15 Volt gebracht.
Warten Sie dann, bis sich die Anfangsladungen stabilisiert haben. Ohne Gleichstrom in den OPAMP muss die endgültige durchschnittliche Ausgabe um null Volt zentriert sein, zumindest für 50 % Arbeitszyklus des Oszillators.
Wenn der Dreieckswellenausgang von Interesse ist, koppeln Sie den Integrator mit einem "Schmidt-Trigger-Operationsverstärker". Die Ausgabe erfolgt symmetrisch (+/-) und es entsteht quasi „kein Offset“. Ändern Sie außerdem einfach den Integrationswiderstand (oder Kondensator) ... und die Frequenz ändert sich entsprechend, die Amplitude bleibt "konstant".

Antworten (2)

Der Ausgang des Vibrators ist also ein Impuls, der der Eingang des Integrators sein sollte, um die dreieckige Wellenform zu gewinnen. In Ihrer Simulation R6 = 1 Milliohm statt 1 Mega.

Sie schließen im Grunde den Integrationskondensator kurz.

Das richtige Symbol für Megaohm = Meg in LT Spice.

BEARBEITEN: Wie Bimpelrekkie erwähnte, wird Ihr Operationsverstärker driften, da Sie ein Open-Loop-System haben.

Die folgende Simulation zeigt, wie Sie den Kondensator basierend auf dem Ausgang laden und entladen können.

Dreiecksgenerator mit Flipflop

Wie es funktioniert ?

Bei t = 0 wird also angenommen, dass der Summenausgang Null ist und der Ausgang des Flip-Flops Null ist. Am Eingang des Summierverstärkers liegt nur die negative Gleichspannung an, diese bewirkt durch den integrierenden Kondensator einen linearen Anstieg.

Sobald die (willkürliche) Schwelle von 7 V erreicht ist, geht der Komparator U2 hoch und setzt das Flip-Flop, das eine Ausgangsspannung von 2 V hat. Dadurch springt die Spannung am Ausgang des Summierverstärkers von -1V auf (-1V + 2V) 1V, wodurch die Spannung linear abfällt. Sobald die Spannung unter 0,05 V sinkt, geht U3 hoch, wodurch das Flipflop zurückgesetzt wird und der Summierpunkt auf -1 zurückspringt und der Zyklus wiederholt wird.

Macht nichts, die Simulation ist nicht sehr ordentlich, gibt aber eine Idee, wie man das Problem angehen könnte.

Ich sehe DC 15 Volt am Ausgang des Operationsverstärkers. Ich weiß nicht, warum das passiert

Das tue ich ;-)

Diese Schaltung hat einen wesentlichen Fehler.

Der Integrator verlässt sich darauf, dass der Kondensator jedes Mal mit genau der gleichen Ladungsmenge geladen und entladen wird. Es ist ein Integrator, fügt also weiterhin Ladung in C3 hinzu / subtrahiert sie.

Das bedeutet, dass der Rechteckwellengenerator eine perfekte Rechteckwelle mit 50 % Arbeitszyklus erzeugen muss, was er nicht kann. Deshalb ist das Potmeter U1 da, um eventuelle Offsets herauszuwählen.

Dies verhindert jedoch nicht, dass sich ein Ladungs-/Entladungsungleichgewicht summiert, sodass die Sägezahnspannung schließlich nach oben oder unten "driftet". In Ihrer Simulation driftet der Ausgang nach unten, wenn sich das Lade-/Entlade-Ungleichgewicht ansammelt.

Dieses Verhalten ist eine Folge der Einfachheit dieser Schaltung. Er überwacht seine Ausgangsspannung nicht, um die Drift zu kompensieren.

Um dies zu lösen, verwenden Sie eine Schaltung, die basierend auf dem Wert der Ausgangsspannung entscheidet, wann mit dem Laden / Entladen begonnen wird. Der 555-Timer-Chip funktioniert so, er hat einen Fensterkomparator, um die Spannung über dem Timing-Kondensator zwischen 2/3 Vdd und 1/3 Vdd zu halten. Natürlich ist der 555 kein richtiger Sägezahngenerator, es ist nur das Prinzip, auf das ich mich beziehe. Unnötig zu erwähnen, dass ein "besserer" Sägezahngenerator etwas komplexer sein wird.

Eine andere Alternative besteht darin, den Sägezahn digital mit einem DDS wie dem AD9833 zu erzeugen. Bei Ebay können Sie Module mit diesem Chip kaufen.

Eine einfache Lösung: Setzen Sie in Reihe mit dem 10k-Widerstand einen Sperrkondensator ein (10 uF würden ausreichen).
@Whit3rd So einfach ist das leider nicht. Der 10k-Widerstand muss ein Widerstand ohne Serienkappe sein. Der Eingang des Integrators wird auf einer konstanten Spannung gehalten (durch das Potmeter über die Rückkopplung des Operationsverstärkers eingestellt), so dass am 10-k-Widerstand eine Rechteckspannung anliegt. Das führt zu einem rechteckförmigen Strom in den Integrator. Wenn Sie eine Kappe in Reihe mit dem 10-k-Widerstand hinzufügen, wird diese Kappe geladen / entladen und die Form des Stroms ist keine richtige Rechteckwelle mehr. Probieren Sie es in einem Schaltungssimulator aus und sehen Sie, was passiert!
Es ist nicht ideal, aber der Strom wäre der gleiche wie im 0,1-uF-Rückkopplungskondensator, also nur ein Prozent (der Tri-Wellen-Amplitude) Fehler.
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