Wie würde sich das hFE eines Transistors auf einen Phasenverschiebungsoszillator auswirken?

Ich habe eine Phasenverschiebungs-Oszillatorschaltung aus einer Drum-Machine, die ich möglichst originalgetreu nachbauen möchte. Mein Problem ist, dass das 40 Jahre alte Design einen Transistor (2N3394) verwendet, der nicht mehr verfügbar ist. Aber ... die anderen aus demselben Datenblatt (2N3391, 92 & 93) sind es immer noch. Der einzige Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass der hFE höher ist als beim Original.

Hier ist die Schaltung (wie sie im ursprünglichen Schaltplan dargestellt ist):

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Hinweis: Ich habe S1 und den Pulldown-Widerstand (R11) hinzugefügt, um den ursprünglichen Trigger zu ersetzen. Der Ausgang wurde ursprünglich einem Summierbus zugeführt und dann verstärkt.

Die Absicht: An dieser Stelle ist geplant, die Schaltung auf einem Steckbrett (oder PCB) originalgetreu zu reproduzieren und mit Modifikationsoptionen und -werten zu experimentieren, ohne das Originalgerät zu beschädigen. Ich überlege, a) nur die originale Drum-Machine zu modifizieren; b) Neuerstellung der Drum-Machine mit den Modifikationen; oder c) ein paar der individuellen Klänge als einzelne Einheiten neu zu erstellen und für jede eine Verstärkung bereitzustellen, anstatt sie zu einem Mono-Ausgang zu summieren.

Die Hauptfrage lautet also: Hätte das Ersetzen von Q1 durch einen höheren hFE-Transistor einen Einfluss auf die Abklingzeit, die Amplitude oder die Frequenz des Ausgangs?

Zweitrangig ist: Wenn Sie nach einem Ersatz suchen, welche Spezifikationen haben, wenn überhaupt, einen Einfluss auf dieselben Parameter?

Zusätzlicher Hinweis: Beim Verfassen dieser Frage habe ich diese Schaltung mit dem Falstad-Simulator reproduziert und festgestellt, dass selbst das Ändern des hFE innerhalb des Bereichs des Originalteils (hFE = 55-110) große Unterschiede in der Ausgabe aufwies. Aber … soweit ich weiß, kann der hFE innerhalb des angegebenen Bereichs stark variieren und ist unzuverlässig. Dies veranlasst mich, die Ergebnisse, die ich sehe, in Frage zu stellen. Wenn dies nicht der Fall wäre, hätte ich das Simulationsergebnis für meine Antwort genommen.

Hier ist eine Momentaufnahme des Ausgangs an der Kreuzung C6/R9:

Ausgang des Phasenverschiebungsoszillators hFE = 55–110

Links: Ausgang bei hFE=55. Rechts: Ausgabe bei hFE=110

Das Wellenformergebnis bei hFE = 55 scheint das, was ich höre, am besten darzustellen, insofern der "scharfe Aufprall", der ausgeblendet wird, und sieht auch wie das im ursprünglichen Schema dargestellte Wellenformbild aus - bis auf die Phase und die Anzahl der Spitzen.

Schematische Quelle: Hier ist ein Link zum Servicehandbuch, von dem ich auf dieses Design verwiesen habe. Es ist aufgrund der geringen Qualität des Scans schwer zu lesen, aber die Werte in meinem eigenen Schaltplan stammen von einer Hardcopy.

Sie sagen, dass es "ursprünglich einem Summierungsbus zugeführt wurde". Hast du das noch vor? Oder planen Sie jetzt etwas anderes für die Ausgabe. Planen Sie immer noch die gleiche 14-V-Schiene? Oder soll das geändert werden? Etc. Können Sie Ihre Pläne detaillierter besprechen (und nicht nur die vorherige Schaltung und ihre Simulationsdetails?) Ich bin neugierig.
Übrigens kann Ihnen diese Seite sehr dabei helfen, das Problem mit der Oszillationsfrequenz für Ihr Setup zu verstehen (und Ihre eigene Frage zu beantworten): electronics-tutorials.ws/oscillator/rc_oscillator.html (Beachten Sie, dass dies der Ort ist β kann sich auf die Dinge auswirken, da dies die Grundbelastung in der letzten Stufe beeinflusst.) Sie können die Berechnung auf dieser Website durchführen, vorausgesetzt, die Belastung funktioniert mit einem Endwiderstandswert, der ebenfalls derselbe ist, und Sie erhalten eine Oszillationsrate, die nahe daran liegt Ihr Diagramm.
Beta ist ziemlich wichtig für diese Schaltung. Q1 wird über C2 und R6 vorgespannt, sodass die Entladezeit von c2 mit Beta variiert
Sie können die Dauer der Oszillation einfach anpassen, indem Sie den Wert von ändern C 2 . Größere Werte verlängern die Dauer, indem die Basis von gehalten wird Q 1 länger auf. C 2 wird durch den Schalter aufgebockt und hebt die Basis an Q 1 von "gerade noch aus " auf "gerade noch an ", damit es eine höhere Stromverstärkung (niedrige Verstärkung bei niedrigen Kollektorströmen) für die Oszillation bereitstellen kann. Dezentes Designelement. Es gefällt mir immer mehr. (Mir ist gerade eingefallen. Aber ich bin ein langsamer Bastler und dieses schematische Layout könnte verbessert werden, um diese Tatsache deutlicher zu machen.)
Auch die Verbindung von R 4 Und R 5 zu einer niederohmigen, nahezu phasengleichen Kopie des Grundsignals unterstützt die Schwingung beim Anfahren erheblich und das ohne zusätzliche Komponenten. Hübsch.
@jonk Siehe Update, um Ihren ersten Kommentar zu klären. Ich habe ähnliche Seiten sowie Ihren Link (2x) gelesen und kann einfach nicht extrapolieren, welche Wirkung ß auf die Hüllkurve hat - oder wie sie gesteuert wird, um am unteren Ende des Bereichs zu bleiben. Wahrscheinlich, weil ich mit Vgain besser vertraut bin und Igain aufgrund seiner behaupteten "schizophrenen" Natur in Transistoren vermeide. Ich habe keine Tutorials gesehen, die dieselbe Anordnung verwenden - was wahrscheinlich den Punkt verdeutlichen würde, den ich vermisse. Ich vermute, die ungewöhnliche Tatsache, dass R4 und R5 an den Emitter zurückgeführt werden, hat etwas damit zu tun? Mehr...
@jonk weiter Ich habe einige der Modifikationen gefunden, die dank der recht klaren Betriebstheorie des technischen Handbuchs, aus dem es entnommen wurde, vorgenommen werden können - und auch mit den Werten von C2 gespielt, um die Dauer zu verlängern. Komisch, dass du es erwähnst, denn das war eine meiner Absichten. Die Schaltung fasziniert mich, und der Klang aller Stimmen hat mich dazu gebracht, mehr zu lernen und sie zu reproduzieren und zu modifizieren. Trotzdem stecke ich fest, wie der Bereich von ß innerhalb des verwendeten Transistors "regiert" wird, um die richtige Form zu erzeugen. Dazu muss ich wohl noch mehr lernen.
@ Jay Danke. Ich würde gerne das technische Handbuch sehen, wenn das möglich ist. Je klarer die konkreten Details geworden sind, desto mehr genieße ich die Strecke. Es ist schön und ich bin froh, dass du es präsentiert hast. Es hat grundlegende Elemente, die ich sofort erkannte, wie den 3-stufigen RC-Phasenschieber. Aber es hat einige subtilere Elemente, für die ich einen Moment gebraucht habe -- C 2 und das R 4 / R 5 Verbindung zum Sender. Beides sind jedoch wichtige Details. β ändert die Belastung auf Stufe 3 und passt die Frequenz leicht an, fügt Energie hinzu, um einen längeren Burst zu erzielen, und fügt auch die Amplitude hinzu.
@jonk Sicher. Ich werde gleich einen Link zur ursprünglichen Frage hinzufügen. Es ist nicht die sauberste Kopie. Es gibt 8 dieser Oszillatoren an Bord, mit Variationen für das Instrument, das sie darstellen sollen. Ich habe den Bongo als einfachste Iteration für diese Diskussion gewählt (mit Komponenten, die als Schaltungslabor nummeriert sind). Wie das Handbuch sagt, arbeitet C2 mit R6 & 7 (nach meiner Nummerierung), um die Zeitkonstante für die Hüllkurve zu generieren - ein weiterer Grund, warum ich mich gefragt habe, ob und dann wie ß ein Faktor war.
Eine in der Vergangenheit üblichere Konstruktionstechnik war die manuelle Auswahl von Komponenten. Das heißt, Sie würden eine Schaltung unter Berücksichtigung bestimmter Kriterien entwerfen und dann Komponenten, die diese Kriterien erfüllen, in Klassen einteilen. Ich wäre nicht überrascht, wenn diese Schaltung ein Beispiel dafür ist.

Antworten (1)

Der klassische Phasenverschiebungsoszillator mit 3 Abschnitten benötigt eine Spannungsverstärkung von 29, um kontinuierlich zu schwingen. Natürlich möchten Sie keine kontinuierlichen Schwingungen, da Sie eine gedämpfte Sinuswelle benötigen.

Die Hfe des Transistors beeinflußt nicht direkt die Spannungsverstärkung, sondern beeinflußt die Eingangsimpedanz, die den Verlust im Phasenverschiebungsnetzwerk und somit das Q der resultierenden Schaltung beeinflußt.

Ihre Schaltung ist insofern etwas ungewöhnlich, als der Emitterwiderstand nicht umgangen wird, was eine negative Rückkopplung (Emitterdegeneration) einführen und die Schaltung in Bezug auf Hfe-Variationen stabilisieren sollte.

Ich bin überrascht, dass R4 und R5 zum Emitter und nicht zur Masse zurückkehren - es ist mir nicht sofort klar, welche Wirkung das hat.

Ich stimme der Ungewöhnlichkeit der Schaltung zu - aber nur, weil ich bisher keine ähnlichen Anordnungen finden kann. Da ß im Moment das Problem zu sein scheint, gibt es weitere Parameter, die ich bei der Auswahl eines Ersatzes stärker berücksichtigen sollte?
Sind Sie sicher, dass R7 = 68 k ... und nicht 680 k ist?
Wie würde sich das hFE eines Transistors auf einen Phasenverschiebungsoszillator auswirken?
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