VCO Erklärung

[Wissensuchender (Gast)]

Hallo,

Ich habe diese Schaltung simuliert(in der Schule). Ich bin mir aber 
leider nicht ganz sicher was für eine genaue Funktion der Transistor hat 
(Wenn der Komparator schaltet zieht er den invertierten Eingang über R2 
auf Masse und somit ....)

Es wäre echt sehr nett wenn ihr mir das erklären könntet.

MfG

Wissensucherder

[Wissensuchender (Gast)]

Kann mir bitte jemand sagen, ob das so stimmt !? :


Die von mir konstruierte Schaltung besteht im Wesentlichen aus zwei 
Teilen. Der erste Teil besteht aus einem Integrierer mit einem 
Kondensator als frequenzabhängige Gegenkopplung. Der Kondensator dient 
dabei als analoger „Speicher“, in dem die Eingangsspannung Ue über die 
Zeit aufaddiert wird. Dadurch ergibt sich die Integration über die Zeit. 
Wird die Eingangsspannung konstant negativ gehalten, ergibt sich eine 
linear ansteigende Ausgangsspannung. Für eine konstant positive 
Eingangsspannung sinkt dagegen die Ausgangsspannung proportional zur 
Zeit. In beiden Fällen kann die Ausgangsspannung die Werte der am 
Operationsverstärker angelegten Betriebsspannung nicht unter- bzw. 
übersteigen. Wenn der Kondensator ca. auf die halbe Eingangsspannung 
aufgeladen wurde (Halbe Eingangsspannung wegen dem Spannungsteiler am 
nicht invertierenden Eingang) springt der Ausgang und lädt den 
Kondensator mit invertierter Polarität auf. So entsteht am Ausgang vom 
Operationsverstärker (U1A) ein Sägezahnsignal.

Der zweite Teil ist ein nicht invertierender Schmitt-Trigger. Bei dieser 
Komparator-Schaltung nimmt der Ausgang, sobald der Eingang den 
Schwellenwert überschreitet, die maximal mögliche Ausgangsspannung 
(Betriebsspannung) an. Dies führt wiederum dazu dass der Transistor Q1 
durchschaltet uns so den Kondensator über R2 entladet wodurch sich 
wiederum die Ausgangsspannung erhöht da der Integrierer versucht eine 
virtuelle Masse am Invertierenden Eingang zu erzeugen. Sobald jedoch die 
Ausgangspannung vom U1A die Schwellspannung vom U2 erreicht schaltet 
dieser ab wodurch wiederum der Transistor keine Basisspannung hat und 
auch sperrt. Nun wird der Kondensator wieder geladen und die 
Ausgangsspannung von U1A nimmt wieder ab.

[Abdul K. (ehydra)]

Das ist ein einfacher RC-Sägezahn Oszillator. Der Transistor entlädt den 
C periodisch, R lädt ihn in Annäherung einer Konstantstromquelle wieder 
auf. Die Schaltung ist ineffizient.

[Wissensuchender (Gast)]

Danke für deine Antwort ...

Was meinst du mit ineffizient ?

Inwiefern ist die Schaltung ineffizient ?

MfG

[Abdul K. (ehydra)]

Schau mal nach Relaxations-Oszillator.

[Freidenker (Gast)]

Wenn du einen VCO willst, dessen Ausgangsfrequenz sich linear zur 
Eingangsspannung ändert, dann ist dieser VCO der richtige Ansatz.

Statt mit Multisim solltest du aber mit Multi-Breadboard ;-) arbeiten.

Der Zwang, sich mit der Hardware zu befassen, fördert da einiges zu 
Tage, z.B., dass der '311-er einen Open-Collektor Ausgang hat und einen 
Widerstand nach +V benötigt. Oder, dass der '358-er als 
Frequenzgenerator(wenn auch Dreieck) die schlechteste Wahl ist.


Abdul K. schrieb:
> Das ist ein einfacher RC-Sägezahn Oszillator.

Nein, das ist die Grundschaltung eines Integrator-Oszillators.


Abdul K. schrieb:
> Der Transistor entlädt den C periodisch...

Nicht der Transistor Q1 entlädt C1, sondern, Q1 sorgt dafür, dass der 
Invertierende Eingang negativer wird als der Nichtinvertierende Eingang. 
Dadurch ändert sich die Integrationsrichtung in C1.


Abdul K. schrieb:
> R lädt ihn in Annäherung einer Konstantstromquelle wieder
> auf.

Nach dem öffnen von Q1 wird die positive Spannungsdifferenz an den 
Eingängen aufintegriert(-Ua). Die Zeiten mit der dieser Wechsel 
stattfindet ist Abhängig von R1, R2, R3, R4, C1 und V3.


Abdul K. schrieb:
> Die Schaltung ist ineffizient.

Das kommt drauf an was man möchte. Als 'nur' Oszillator stimmt das 
sicher.
Braucht man aber einen echten VCO ist dieser Aufwand gerechtfertigt.
Die Nichtlinearität, bei dieser einfachen Schaltung, zwischen Uein und 
Faus kann über zwei Dekaden 0,5% erreichen.

In den 60er/70er-Jahren waren diese VCOs sehr populär. Heute würde ich 
einen LM331 nehmen.
Zum Selbststudium ist diese Schaltung allemal geeignet.

[Abdul K. (ehydra)]

Oh, U1 ist ja kein LM311. Sorry, das ich das übersah. Das ändert alles.