Warum erhalte ich in diesem Schmitt-Trigger-Oszillator eine Dreieckswelle?

Ich versuche, einen Funktionsgenerator zu entwerfen, der Rechteck-, Dreieck- und Sinuswellen erzeugen kann, wobei die Frequenz zwischen 100 Hz und 100 kHz variiert.

Die Schaltung in der blauen Box soll ein Schmitt-Trigger mit anderen Schwellen als denen des NICHT-Gatters sein. Die Schwellenwerte ändern sich, wenn wir die Vb-Spannung ändern, und daher ändert sich die Frequenz. (Ich verwende tatsächlich ein CD4093B-NAND-Gatter mit einem Eingang in Hochspannung).

Siehe die Schaltung im blauen Kasten

Dieser Teil der Schaltung wurde von meinem Professor vorgeschlagen, aber ich habe versucht, ihn in Proteus zum Laufen zu bringen, und anstelle einer Rechteckwelle erhalte ich eine sehr ordentliche Dreieckswelle im Ausgangspin des Gates, was nicht der Fall ist Das macht für mich keinen Sinn, da ich dachte, dass dieser Pin entweder eine hohe oder eine niedrige Spannung und nicht viel dazwischen haben sollte.

Dies ist das Simulationsergebnis von diesem Teil der Schaltung. Das Diagramm zeigt die Spannung am Ausgangspin des Gates:

Simulationsergebnis

Kann jemand bitte erklären, warum dies geschieht, und möglicherweise eine Lösung für dieses Problem vorschlagen?

Ich darf nur Widerstände (nicht variabel), Dioden, Kondensatoren und einen CD4093B IC verwenden.

Vielen Dank im Voraus

An was genau ist Pin 5 gebunden? Wenn es etwas anderes als +5 oder gleichwertig ist, werden Sie Probleme bekommen.
Sagen Sie mir nicht, Sie haben Pin 5 schwebend gelassen?
ِ@WhatRoughBeast Es schwebt nicht. Wie gesagt, Hochspannung.
Beginnen Sie, indem Sie R1 und R2 auf 100k ändern.
Habe das versucht. oszillierte nicht. Ich spiele schon länger mit den Werten herum.

Antworten (2)

Es soll ein Relaxationsoszillator sein, daher wird der Rechteckwellenausgang am Gate auf ~ 1/3 Vcc integriert und schaltet dann um.

Wenn Sie x MHz oder was auch immer sehen, ist dies die Einheitsverstärkungsbandbreite des invertierenden Gatters im "quasi" - linearen Gegenkopplungsmodus mit unzureichendem Phasenspielraum bei Einheitsverstärkung.

Erhöhen Sie R1, 100k R2 auf 330k oder so, um dies zu verhindern. Es lädt also R4 nicht und hat eine Verstärkung> 1

Die externe Vorspannung beeinflusst sowohl den Arbeitszyklus als auch die Frequenz.

Ich verstehe nicht, was Sie sagen wollen. Wie Sie sehen, erhalte ich nicht die Rechteckwelle, die ich am Ausgang vorhergesagt hatte.
Habe das versucht. oszillierte nicht. Ich spiele schon länger mit den Werten herum.
Du hast nicht lange genug gewartet... oder es falsch verkabelt. Versuchen Sie R2/R1 = 5 und R1>10R4 und erwarten Sie 1 kHz oder es ist kein Schmitt-Trigger. Lassen Sie R3 offen oder machen Sie R3 = 10 * R1 mit einer Vorspannung zwischen 0 und 5 V
Das hat funktioniert! Darf ich fragen, woher du diese Zahlen hast?
Die von mir angegebenen Verhältnisse basieren auf Erhöhen des Phasenspielraums durch Reduzieren von BW mit höherer Verstärkung. Dann hat der Schmitt-Trigger eine Schwelle von 1/3 bis 1/3 Vcc, aber die Verstärkung der negativen Rückkopplung beeinflusst dies und R4C = 1,23 ms für 63 %, aber die Schwellen sind kleiner als Das ....

Es sieht so aus, als ob Sie versuchen, R4 und C1 als Zeitelemente zu verwenden. Es gibt jedoch einen einfacheren Weg zu C1 über R1 und R2, einen 2K-Weg statt eines 10K-Wegs. Wenn Sie es mit 5 V betreiben, erhalten Sie nur ein Milliampere, aber Sie benötigen 2,5 mA, um eine 2K-Last bei 5 V zu überwinden. Sie laden nicht direkt auf 5 V oder GND, aber Sie werden immer noch kurz sein, da die Kappe größtenteils in die entgegengesetzte Richtung geladen ist.

Versuchen Sie, R1, R2 und R3 um das 10-fache zu erhöhen, und sehen Sie, ob das hilft. Oder, da U1 ein Schmitt-Trigger ist und bereits eine Hysterese eingebaut hat, eliminieren Sie R1, R2 und R3 vollständig.

Ich denke, R3 soll die Vorspannung einspeisen, aber wie dies die Schwingungsfrequenz ändern soll, bin ich mir noch nicht sicher.
Ich habe die Widerstände geändert, wie Sie sagten, und es schwingt nicht mehr.
@Transistor Das blaue Kästchen ist ein Schmitt-Trigger und die Hysteresespannung ändert sich, wenn sich die Vorspannung ändert.
Ich bin mit Schmitt-Triggern vertraut, aber bei der CMOS-Variante ist ihre Hysteresespannung festgelegt. Das Hinzufügen eines Vorspannungsstroms würde, wie ich erwarte, das Tastverhältnis ändern, aber nicht die Frequenz.
Ich habe das nachgerechnet und wenn ich es richtig verstanden habe, f=1/(RC*ln(vt1/vt2)) . vt1 und vt2 sind abhängig von Vb, Vt10, Vt20 und den 3 Widerständen in der Box. Vt10 ​​und Vt20 sind die Schwellenspannungen des Gates.
Und ja, es wirkt sich auch auf die Einschaltdauer aus.
Warum erhalte ich in diesem Schmitt-Trigger-Oszillator eine Dreieckswelle?
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