Hinzufügen von Dioden zu einem Transistor-astabilen Multivibrator; 1N5818-Schottky-Dioden funktionieren, 1N4148-Dioden jedoch nicht. kann nicht herausfinden warum

Ich bin ein begeisterter Elektroniker, kein Elektroniker.

Ich baute eine Transistor-basierte astabile Multivibratorschaltung und speiste ihren Ausgang dann in einen Operationsverstärker-Pufferverstärker, der dann einen 8-Ohm-Lautsprecher trieb. Hier ist ein Bild des Schaltplans:

schematisch

Ich wollte, dass der Rechteckwellenausgang des astabilen Multivibrators des BJT-Transistors "härtere" Flanken hat, also fügte ich der Schaltung zwei Dioden und zwei Widerstände hinzu, damit jeder Kondensator im astabilen Multivibrator beim Laden den nahe gelegenen Transistor nicht beeinflusst.

Die Schaltung, auf der ich meinen astabilen Multivibrator basierte, wurde in diesem Beitrag zu StackExchange besprochen:

Verbesserung der astabilen Multivibratordiode

Wie auch immer, hier ist der Deal. Wie ein Benutzer in dem anderen Beitrag betonte, beginnt die Schaltung mit den Dioden in der Schaltung (der ursprüngliche Schaltplan verwendete 1N4148-Kleinsignaldioden) manchmal nicht zu oszillieren, wenn Sie die Schaltung mit Strom versorgen.

Das ist mir passiert. Mit den beiden 1N4148-Didos in der Schaltung konnte ich es nicht zum Schwingen bringen. Ich habe verschiedene Ansätze zum "Ungleichgewicht" der Schaltung ausprobiert, z. B. das Hinzufügen eines Kondensators mit kleinem Wert von der Basis eines Transistors zur Masse, um ihn zum Schwingen zu bringen, aber er würde nicht schwingen.

Aus einer Laune heraus habe ich die beiden 1N4148-Dioden durch zwei 1N5818-Schottky-Dioden ersetzt. Voila! Die Schaltung startete und oszillierte gut! Die Kanten der Rechteckwelle waren viel vertikaler. Ich war glücklich.

Folgendes verstehe ich nicht: Warum sollte es eine Rolle spielen, ob die in der Schaltung verwendete Diode eine Diode vom Typ 1N4148 oder 1N5818 (Schottky) ist? Ich weiß, dass die Durchlassspannung der Schottky-Diode niedriger ist, aber ich konnte nicht herausfinden, welche Rolle das spielen würde.

Soweit ich das beurteilen kann, zwingt die Diode lediglich den betreffenden Kondensator, sich über den neuen Widerstand (R2 und R5 in meinem Schaltplan) aufzuladen. Warum sollte es eine Rolle spielen, ob es sich bei der von mir verwendeten Diode um einen Schottky-Typ mit einer niedrigen Durchlassspannung oder um eine normale Kleinsignaldiode mit einer größeren Durchlassspannung handelt?

Tut mir leid, wenn das eine Anfängerfrage ist! Vielen Dank im Voraus für Ihre Gnade.

Die Schaltung funktioniert übrigens super. Aber ich hasse es, nicht zu wissen, WARUM.

Vielen Dank im Voraus!

Ich habe anhand der hilfreichen Anleitung der Kommentatoren und Beantworter Experimentschaltungen gebaut. Vielen Dank!

Was ich am Ende hatte, ist diese Schaltung:

Astabile Multivibrator-BJT-Transistoren mit Operationsverstärker-Pufferverstärker am Ausgang, der 8-Ohm-Lautsprecher antreibt

Das ursprüngliche Problem, das ich hatte, war, dass die Schaltung nicht anspringen und zu oszillieren beginnen würde, wenn ich 1N4148-Kleinsignaldioden als "Wellenformkorrektur" -Dioden verwenden würde. Diese Version der Schaltung löst dieses Problem. Diese Version der Schaltung startet und beginnt zu schwingen, ganz gut, auch wenn ich 1N4148-Dioden anstelle von 1N5818-Schottky-Dioden für die "Wellenformkorrektur" -Dioden verwende. Ich habe die 1N5818-Schottky-Dioden durch die 1N4148-Kleinsignaldioden für den Wellenformkorrekturteil der Schaltung ersetzt. Siehe D1 und D2.

Was lustig ist, ist, dass ich nicht versucht habe, das Problem "startet nicht und fängt beim Anlegen von Strom an die Schaltung nicht an zu oszillieren" zu lösen, als ich die Dioden in Reihe mit der Basis jedes Transistors hinzufügte. Ich habe versucht, das Problem zu lösen, dass der Basis-Emitter-Übergang jedes Transistors aufgrund der negativen Spannung, die bei jedem Zyklus an den Basis-Emitter-Übergang jedes Transistors angelegt wird, nicht zenert wird. Das Hinzufügen einer Diode in Reihe mit der Basis jedes Transistors scheint BEIDE Probleme gelöst zu haben!

Zusätzlich zu dem Problem, nicht zu schwingen, wenn Strom angelegt wird, bestand ein Problem bei der ersten Version der Schaltung, wie ein Antwortender darauf hinwies, darin, dass der Basis-Emitter-Übergang jedes Transistors gezwungen war, eine negative Sperrspannung von bis zu auszuhalten -7 Volt bei jedem Zyklus. Dies ist schlecht, da es dazu führen kann, dass der Basis-Emitter-Übergang auf "Zener" geht, da die Rückwärts-Durchbruchspannung des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors so niedrig wie -5 oder -6 Volt sein kann.

Die Lösung, die ich gefunden habe, war in einem Zeitschriftenartikel von Ray Marston. Hier ist der Link zum Magazinartikel von Ray Marston: "Bipolar Transistor Cookbook - Part 6". Siehe https://www.nutsvolts.com/magazine/article/bipolar_transistor_cookbook_part_6 für den Artikel. Siehe Abbildung 2.

In dem Zeitschriftenartikel besteht Ray Marstons Lösung für das "Zenering" des Basis-Emitter-Übergangsproblems darin, eine Diode in Reihe an die Basis jedes Transistors zu schalten. Auf diese Weise müsste die sehr große Rückwärtsdurchbruchspannung der Diode (etwa -100 Volt für die von mir verwendeten 1N4148-Dioden) überwunden werden, bevor der Basis-Emitter-Übergang zener wird. Siehe D3 und D4.

Das habe ich getan. Jetzt ist der Basis-Emitter-Übergang jedes Transistors vor einer Zenerung aufgrund einer Sperrspannung bis zu -100 Volt geschützt.

Was ich ganz zufällig entdeckte, ist, dass das Hinzufügen einer Diode in Reihe mit der Basis jedes Transistors das Problem "Schaltung beginnt nicht zu schwingen, wenn Strom angelegt wird" löste. Ich analysiere immer noch die Schaltung, um herauszufinden, warum dies der Fall ist. Alle Antworten darauf, warum die Diode an der Basis jedes Transistors das Problem "Beim Einschalten fängt nicht an zu schwingen" lösen, sind willkommen.

Ray hat in seinem Artikel auch einen Lösungsvorschlag für das Problem „Schaltkreis fängt beim Einschalten nicht an zu schwingen“ an. Siehe Abbildung 6. Ich habe seine Lösung noch nicht in einer Testschaltung ausprobiert.

Eine weitere Änderung, die ich an der Schaltung vorgenommen habe: Ich habe das einzelne 20-kOhm-Potentiometer durch ein doppeltes, gebündeltes Potentiometer für die RC-Schaltung ersetzt. Der doppelte, gekoppelte Poti befindet sich in der Schaltung, damit der Frequenzausgang des Oszillators innerhalb eines bestimmten Bereichs variiert werden kann. Für Schaltungen, die nur eine Frequenz erzeugen müssen, könnte man das Poti durch zwei Festwiderstände ersetzen. Leider war der einzige Dual-Ganged-Pot, den ich zur Hand hatte, ein 100-K-Ohm-Dual-Ganged-Pot, von dem ich weiß, dass er laut einer der hilfreichen Antworten im Vergleich zu dem 2,2-K-Ohm-Widerstand, der an den Kollektor angeschlossen ist, ein zu großer Wert ist von jeder Transistor. Ich muss aufpassen, dass ich den Pot nicht auf einen zu großen Wert setze.

Wenn ich herausfinden kann, WARUM das Hinzufügen einer Diode in Reihe mit der Basis jedes Transistors das Problem "Beim Einschalten fängt nicht an zu schwingen" löst, werde ich diese Antwort hier posten.

Nach dem Studium des Schaltplans fällt mir ein, dass ich einen festen Widerstand von mindestens 2,2 kOhm in Reihe mit jeder Seite des 100-kOhm-Pots schalten sollte. Wenn der Topf auf seinen Minimalwert gedreht wird, gibt es auf diese Weise immer noch einen erheblichen Widerstand für jedes der beiden RC-Netzwerke in der Schaltung.

* Update vom 1. März 2019 *

Hier ist die neueste Version dieser Schaltung, wie sie auf meinem Steckbrett aufgebaut ist:

bjt-Transistor astabiler Multivibrator mit Operationsverstärkerpuffer und Push-Pull-Transistoren Emitterfolger am Ausgang

Ich habe zwei neue Dioden (D5 und D6) hinzugefügt. Diese scheinen wenig praktische Auswirkungen auf die Schaltung zu haben.

Was sich auf die Schaltung auswirkte, war das Hinzufügen der beiden Ausgangstransistoren in einer Emitterfolger-"Push-Pull" -Konfiguration. Ich tat dies auf Vorschlag eines Antwortenden.

Diese beiden Transistoren ermöglichen es der Schaltung, viel mehr Strom an den Lautsprecher zu senden, da ich den letzten variablen Widerstand reduzieren und etwa 180 mA Strom (max.) zum Lautsprecher pumpen kann.

Das Problem ist, dass, wenn ich viel Strom an den Lautsprecher sende, der Operationsverstärker beginnt, ungefähr seinen maximalen Strom an Pin 7 zu ziehen - etwa 2,5 mA.

Ich habe versucht, einen 1K-Widerstand am Ausgangspin (6) zu verwenden, aber das hat auch die Lautsprecherausgabe ein wenig reduziert.

Irgendwelche Ratschläge, wie man den Strom zum Lautsprecher ankurbeln und gleichzeitig den Operationsverstärker schützen kann?

* Update vom 6. März 2019 *

Nachdem ich die schematische Zeichnung überprüft hatte, die ich am 1. März 2019 gepostet hatte, stellte ich fest, dass die Diode D6 an der falschen Stelle war. Es wurde mit R6 und der Kathode von D2 verbunden. Es sollte mit R5 und der Anode von D2 verbunden sein. Der Schaltplan wurde korrigiert und ist unten gepostet:

bjt-Transistor astabiler Multivibrator mit Operationsverstärkerpuffer und Push-Pull-Transistoren Emitterfolger am Ausgangsort der Diode D6 korrigiert

Wenden Sie Strom von einem VDD an, der bereits vollständig eingeschaltet ist. kein vdd der langsam ansteigt.
Analog, wie sollte ich die Schaltung ändern, um sicherzustellen, dass Vdd voll ist, wenn die Schaltung mit Strom versorgt wird? Würde das das Anbringen eines Kondensators über den Stromschienen vor dem Druckknopfschalter tun?
Wenn Sie Aktualisierungen zu Ihrer Frage haben, bearbeiten Sie im Allgemeinen die Frage selbst. Poste sie nicht als Antworten!
Verstanden. Gracias. Wird die ursprüngliche Frage von nun an bearbeiten.
2,5 mA ist der maximale Strom, den der Operationsverstärker als statischen Strom zieht, um seine internen Schaltkreise zu betreiben. Es ist nicht der maximale Strom, der in/aus den Power-Pins fließen kann, um den Ausgangs-Pin zu versorgen. Ich habe das Datenblatt durchgesehen und keine maximale Ausgangsstromspezifikation gefunden, aber das Teil ist mit einer 2K-Last gekennzeichnet. Das sind über 6 mA Laststrom. Ich würde die Q3 Q4 Basen direkt mit Pin 6 verbinden.

Antworten (3)

Das Design weist einige Probleme auf, die im markierten Schema dargestellt sind.

1) hFE beträgt im Sättigungszustand nur 10 %. daher sollte Rb/Rc' 20:1 nicht überschreiten.
2) Vbe wird unter -5 V negativ, was die absolute Max-Bewertung übersteigt. (bei den meisten Transistoren) -6V in diesem Fall. In der Zwischenzeit können 9 VDC einen ~> -7-V-Impuls zur Basis erzeugen.

Der Schottky-Fix ​​ist ein Pflaster, da er die Vbe rückwärts unter die typische Grenze von -5 V "Abs. Max Rating" übersteuert.

Da dies die Ramp-ve-Spitze von -7 V auf -0,7 V reduziert, erhöht es auch die Frequenz in Richtung 2x. und nicht das 10-fache, das Sie erwarten würden, da die Anstiegszeit linear beginnt und dann aufgrund des großen Impulsstroms an der Kappe, der durch die Sperrdiodenlast festgelegt wird, schnell exponentiell ansteigt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Sie mich nach Astable CMOS Schmitt-Trigger suchen, finden Sie möglicherweise ein viel zuverlässigeres Low-Power-Design, als die Transistoren am Ausgang des Operationsverstärkers als komplementäre Emitterfolger für mehr Leistung zu verwenden.

Ich werde auch das alternative Design ausprobieren! Gracias!
Freq verdoppelt sich, aber perfektere Rechteckwelle JEDERZEIT
dar la bienvenida
Ich habe versucht, die beiden Sperrdioden hinzuzufügen. Sie arbeiteten! Danke! Die Basis jedes Transistors ging nicht unter -0,7 Volt. Aber das Problem, dass die Schaltung beim Anlegen der Spannung nicht anfängt zu schwingen, blieb bestehen. :-(
Ich denke, das liegt an unzureichender Verstärkung. "Rb/Rc' sollte 20:1 nicht überschreiten", und Sie haben (20k+3,3k) / 2k2//2k2 = 21, also ist es marginal. Das Erhöhen von 2k2 sollte das verbessern. Probiere 10k und arbeite dich runter. Die Schleifenverstärkung muss> 1 sein und hFE fällt auf etwa 10%. Ein weiterer Trick ist Small Cap // Rb
RV1 ist das größte Rb und verwendet eine Obergrenze von ~ 5% anderer Obergrenzen. Nach all dem ist der CMOS-Schmitt-Trigger Astable perfekt mit negativer R-Rückkopplung, wobei RV1 und 1 Serie R verwendet werden, um das maximale f zu begrenzen, andernfalls erhalten Sie einen Frequenzbereich von> 30: 1 mit dem pot und kappe am eingang zu gnd .. das ist alles.
Ich werde versuchen, einen Oszillator mit dem CD4093 zu machen. Das ist es, was Sie verwenden müssen, sí? Ich habe aus dem CD4047 einen einfachen Oszillator gemacht, hatte aber nicht die Gelegenheit, viel damit zu spielen.
Das funktioniert unter tinyurl.com/y6qlues4
Ein Oszillator aus einem Schmitt-Trigger-Wechselrichter? Zu cool. Ich muss diese Schaltung bauen. So viele Schaltungen zum Bauen. So wenig Zeit!
Erfahren Sie, wie Sie Falstad verwenden. Es hat viele eingebaute Grunddesigns und coole rechte Mausfunktionen wie Slider, um jedes Teil mit einem Slider-Pot auf der Seite zu machen, um seinen Wert oder seine Spannung zu ändern. Einige Dinge sind ideale 0-Ohm-Treiber, andere können Sie modellieren, wie z
Falstad's ist die beste kostenlose interaktive SIM-Karte mit Echtzeit- oder Zeitlupe (Optionen Abtastzeit für 2k-Abtastungen), bei der alles interaktiv sein kann, wobei Oszilloskop, DMM oder Drahtspannung angezeigt werden, sodass Sie alles optimieren oder sogar Teile kopieren und einfügen können, während es läuft .. Seine anderen physikalischen und optischen SIMs sind sogar noch cooler.
Ich wünschte, ich könnte es offline verwenden. Ich bin froh, dass es in Javascript mit Java-Applets neu geschrieben wurde, die von Browsern nicht mehr unterstützt werden.
Es kann offline verwendet werden, wenn Sie die Bibliotheken herunterladen.
Sunny, ich weiß, dass ich den Schmitt-Trigger-Inverter-Oszillator verwenden sollte. Da wir jedoch über diese Schaltung sprechen, über das Problem der unzureichenden Verstärkung: Was wäre, wenn ich zwei 2N3904 auf jeder Seite in einer Darlington-Konfiguration verwenden würde. Würde mir das nicht so viel massiven Gewinn bringen, dass die Zeitwiderstände sehr große Werte haben könnten?
Ja, das würde auch funktionieren, da hFE bei Vce (sat) oder 2N5088 mit hohem hFE auf 10% abfällt

Die andere Sache, die die Diode tut, ist, die scheinbare Transistorsättigungsspannung zu erhöhen, wie sie von der Basis des anderen Transistors gesehen wird. Sie können die Wellenformen auf beiden Seiten von C2 mit Dioden von 0,2 V und 0,7 V neu berechnen und den Effekt sehen.

Möglicherweise treten hier mehrere Probleme auf . Von Natur aus neigen Multivibratorschaltungen dazu, NICHT zu schwingen, wenn beide Seiten in Transistor-Beta-, Temperatur- und "wahren" Widerstandswerten einigermaßen ausgeglichen sind. Es hilft auch, eine schnell ansteigende Versorgungsspannung zu haben, damit geringfügige Unterschiede in den kapazitiven Werten den Oszillator starten können.

Seltsam, dass es mit Schottky-Dioden beginnt und nicht mit dem ultraschnellen 1N4148. Geschwindigkeit und Vorwärts-Vdrop sind nicht das Problem. Ja, der Schottky hat einen niedrigeren Vorwärts-Vdrop, ist aber zehnmal langsamer als der 4ns 1N4148. Ich vermute, dass die Schottky-Dioden in Bezug auf Vdrop nicht so ausgeglichen sind und dass ein Ungleichgewicht erforderlich ist, um den Oszillator zu starten.

ANMERKUNGEN:

  1. Sie müssen unbedingt Entkopplungskondensatoren hinzufügen. 100 nF über den IC-Leistungspins stabilisieren es. Auch ein 100 uF 25 V Aluminiumkondensator über den Versorgungsschienen (nach dem Netzschalter) stabilisiert die Spannung auf den Stromschienen. Ja, es könnte die Frequenz etwas ändern und die Art und Weise, wie es beginnt, könnte sich ändern.

  2. Idealerweise sollten beide Arten von Dioden wie erwartet funktionieren. Der 1N4148 sollte eigentlich besser für Anstiegs- und Abfallzeiten funktionieren.

  3. Die Spannung ist für die TL0xx-Serie zu niedrig. Sie erwarten mindestens +/- 6 Volt. Wenn es verzerrt ist, können Sie einen 10K-Widerstand von Pin 6 zu Vcc hinzufügen. Der Offset-Strom stabilisiert den Operationsverstärker bei Single-Ended-Netzteilen.

  4. Eine weitere große Hilfe wäre, zwei 9-Volt-Batterien zu verwenden, um 18 Volt zu erhalten . Der Anstieg des Stroms wird nichts schaden, da er anfangs so gering ist, aber er hilft dem Operationsverstärker, sich zu stabilisieren und zusätzliche Lautstärke ohne Verzerrung zu erzeugen.

Wissen Sie, als ich die Schaltung gebaut habe, habe ich sehr eng tolerierte Teile verwendet, wie z. B. 1-Prozent-Widerstände aus derselben Charge, 2N3904-Transistoren aus derselben Charge und 1N4148-Dioden aus derselben Charge. Sogar die Kondensatoren waren schöne, militärische Überschuss-MLCC-Typen aus derselben Charge. Ich habe die Oszillatorschaltung möglicherweise unbeabsichtigt auf jeder Seite wirklich, wirklich ausgeglichen gemacht! Ich werde nach Ihren Vorschlägen etwas experimentieren und sehen, was passiert!
Sie scheinen zu wissen, was Sie tun, und brauchen nur ein paar Hinweise, damit es vorhersehbar funktioniert. Viel Glück.
Sparky, nimm das. Wenn ich die 1N4148-Dioden wieder in den Stromkreis stecke, leider keine Schwingung. Dann habe ich den 100-uF-25-V-Kondensator wie von Ihnen vorgeschlagen über die Stromschienen hinzugefügt. Voila! Oszillation mit den 1N4148! Nachteil: Mit dem Kondensator über den Schienen bekam ich eine lästige langsame Abnahme der Tonhöhe, als ich die Taste losließ. Lösung: Selbst mit einem Kondensator von nur 0,1 uF würde die Oszillation beginnen. Mit dem Kondensator mit kleinem Wert stoppte der Oszillator schnell beim Loslassen des Druckknopfs ohne störende Tonhöhenabnahme.
Ich bin froh, dass Sie das Problem bearbeiten und die Ergebnisse vorhersehbar sind. Ich habe vielleicht nicht die beste Antwort, aber ich hoffe, ich habe Ihnen einige nützliche Tipps gegeben.
Hinzufügen von Dioden zu einem Transistor-astabilen Multivibrator; 1N5818-Schottky-Dioden funktionieren, 1N4148-Dioden jedoch nicht. kann nicht herausfinden warum
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v