Wie funktioniert Exponential Konverter für VCO

[Klaas (Gast)]

Ich bin nun schon fast mit meinem VCO fertig und möchte abschließend 
noch einen Exponentialkonverter implementieren der mir die 
Steuerspannung so regelt, dass mein logarithmischer Frequenzanstieg, 
linear durch steuerbar ist. Leider merke ich, dass es mir wohl ein 
bisschen am Verständnis der Funktion des EK mangelt.
Ich habe oben angehängte Schaltung gefunden und diese nachsimuliert um 
mir ein besseres Verständnis zu verschaffen, leider ohne Erfolg. Mein 
Signal am Ausgang(?) scheint nicht wie erhofft die exponenzierte 
Eingangsspannung zu sein, viel mehr ist sie irgendwas im mV Bereich. Ich 
glaube zwar Verstanden zu haben, dass der Strom eine Rolle spielt, aber 
wie ich diesen nun an meinen VCO koppel ist mir nicht so ganz klar. Mein 
EK Nachbau, sowie mein VCO ist im Anhang (EK sollte an U9 in meinem 
VCO).

Danke schonmal für die Hife

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Klaas schrieb:
> Ich bin nun schon fast mit meinem VCO fertig und möchte abschließend
> noch einen Exponentialkonverter implementieren der mir die
> Steuerspannung so regelt, dass mein logarithmischer Frequenzanstieg,
> linear durch steuerbar ist. Leider merke ich, dass es mir wohl ein
> bisschen am Verständnis der Funktion des EK mangelt.

Ich habe eher den Eindruck daß es dir am Willen mangelt, dir Grundlagen 
anzueignen. Geh in die nächste Bibliothek und lies ein Buch. 
Elektronische Schaltungstechnik, Operationsverstärker-Grundschaltungen, 
Analog-Synthesizer. Da haben sich Generationen(!) angehender 
Elektroniker vor dir schon mit befaßt.

> Ich habe oben angehängte Schaltung gefunden und diese nachsimuliert um
> mir ein besseres Verständnis zu verschaffen, leider ohne Erfolg.

Klar. Es ist ja auch kein eigenständiger Antilog-Konverter, sondern ein 
VCO mit eingebautem solchem.

Das konvertierte Signal steckt im Kollektorstrom der rechten Hälfte von 
U4. Bau da einen Strom-Spannungswandler statt des VCO hin und du hast 
deine Schaltung. Und nein, weitere Hilfe gibts diesmal nicht.


XL

[Klaas (Gast)]

Lieber Axel,

ich bin dir wirklich sehr dankbar für deine umfangreiche, kompetente und 
freundliche Hilfe bisher.

Axel Schwenke schrieb:
> Ich habe eher den Eindruck daß es dir am Willen mangelt, dir Grundlagen
> anzueignen.

Aber hier muss ich dir entschieden widersprechen und ja, ich fühle mich 
auch etwas angegriffen.
Ich finde es als selbstverständlich, dass nicht mein erster Gang die 
Frage in einem Forum ist, sondern dass dem Eigenrecherche vorausgeht. So 
auch bei meinen VCO Problemen. Sicher mit mehr Zeitaufwand kann ich mir 
Wissen immer selber aneignen und Probleme autark lösen, doch wo ist dann 
der Sinn eines Forums wenn nicht im Meinungs- und Problemaustausch.
Etwas zum Hintergrund, der VCO ist Teil einer Studienarbeit und sprengt 
schon jetzt enorm den zeitlichen Rahmen der für ein Modul angesetzt sein 
sollte. Sicher, manch anderer hätte sich viele Fragen gar nicht stellen 
brauchen, da Wissen über OPV's und Grundschaltungen fundierter zur Basis 
liegen mag als es bei mir den Anschein hat. Dies bedeutet aber auch, 
dass dieses Wissen an anderer Stelle zu einem anderen Zeitpunkt erlernt 
wurde, vielleicht sogar hier?!

Axel Schwenke schrieb:
> Geh in die nächste Bibliothek und lies ein Buch.
> Elektronische Schaltungstechnik, Operationsverstärker-Grundschaltungen,
> Analog-Synthesizer

Nur nebenbei, der Tietze und Schenk (die Bibel wie sie wohl manche 
nennen) liegt neben mir und konnte mir keine Antwort auf meine Fragen 
liefern, ebenso wenig wie das Internet. Vielleicht liegt das auch an 
mir? Möglich wäre es, jedoch nicht unter Vorsatz!
Ich habe Respekt vor deinem Wissen, aber hast du dir wirklich alles nur 
durch Eigenrecherche angeeignet, hattest du keinen Ansprechpartner bzgl. 
Rücksprachen? Nein? Dann noch größeren Respekt. Mir wäre das zeitlich 
nicht möglich, vielleicht fehlt mir aber auch einfach die Intelligenz?

Wirklich noch einmal vielen Dank für deine Hilfe, aber deinen Vorwurf 
finde ich daneben! Wenn es dich so stört, dann antworte doch lieber 
einfach gar nicht!

Wünsche dir noch einen schönen Abend

[W.S. (Gast)]

Klaas schrieb:
> Ich bin nun schon fast mit meinem VCO fertig und...

Dein Konverter sieht ja ausgesprochen umfänglich aus. Ist dein VCO 
ebenso umfänglich? Was soll das Ganze denn werden, ne Simulationsübung? 
Ich meine, du solltest dir lieber wirklich grundlegende Gedanken machen, 
beispielsweise
- Was soll es überhaupt werden?
- wäre Regeln nicht manchmal besser als Steuern?
- kann ich bei meinem Design überhaupt eine logarithmische Kennlinie 
erwarten?
- wäre ein grundsätzlich anderes Herangehen an die Aufgabenstellung 
nicht besser?
- was bietet der Markt?

W.S.

[Klaas (Gast)]

Das Modul erdordert, dass wir das durch OPVs und analog machen. (daher 
fallen fertige IC Lösungen aus). Meine VCO Schaltung ist angehängt. Der 
Konverter sollte deswegen so genau sein, damit er Präzise durchstimmbar 
ist. Ein C sollte auch ein C sein und nicht etwas drum herum. Die 
Ansteuerung ist mehr oder minder vorgegeben, daher gibt es da nicht 
wirklich ne alternative...

[Helmut S. (helmuts)]

Woher willst du wissen, dass deine gezeigte Schaltung überhaupt richtig 
ist. Ich bin der Meinung die ist schon vom Prinzip her falsch.

[Rolf S. (miromac)]

Hallo Klaas,
ich erklär mal anhand deiner <ExpoKonv_vorlage.png>,
wie diese 1V / Oktave - Konvertierung funktioniert.
Ob die konkrete Schaltung funktioniert, weiss ich nicht,
ist auch nicht wichtig, wir tun einfach mal so, als ob.

Ich erklär's mal mit falschen, aber dafür schön runden Zahlen,
damit man das Prinzip gut verstehen kann.

Es geht um den rechten Transistor von U4.
Wenn man seine Ube um 20mV erhöht,
verdoppelt sich sein Kollektorstrom Ic.
20mV addieren ergibt Ic * 2
Jedesmal, wenn man das macht.

Mal angenommen, bei 600mV Ube fliessen 1µA Ic
bei 620mV dann also 2µA,
bei 640mV 4µA,
bei 660mV 8µA
bei 680mV 16µA
usw.

Mit diesem Kollektorstrom Ic wird der Kondensator C8
bis auf 5V zwischen seinen Belägen linear aufgeladen.
(In der Schaltung von +5V bis auf 0V)
Dann sorgt ein Schwellwertschalter (U6b, U5, Q1) dafür,
dass er schlagartig wieder auf 0V zwischen seinen Belägen
(In der Schaltung beide Beläge auf  +5V) entladen wird.

Mal angenommen, der Kondensator C8
wird von den 1µA in 10 millisec auf 5V aufgeladen,
dann muss er in 1 sec 100 mal entladen werden.
100 Sägezähne in 1 sec = 100Hz

Wenn  C8 jetzt von 2µA geladen wird, dann geht das doppelt so schnell,
bis die 5V erreicht sind, also in 5 millisec.
C8 muss in 1 sec jetzt 200 mal entladen werden. => 200Hz

Bei 4 µA sind die 5V in 2,5 millisec erreicht
=> 400 mal pro sec entladen  => 400Hz
usw.
8 µA   => 800Hz
16 µA   => 1600Hz
usw.

Wir haben bei der Frequenz also Oktavschritte,
haben aber dabei Uce immer nur um jeweils 20mV erhöht.

Jetzt stell dir vor,
dass wir in Wirklichkeit immer um 1V - Schritte erhöht haben
und die 20mV - Schritte mit einem 1:50 Spannungsteiler hergestellt 
haben.

Ergibt:  1V / Oktave

(In der Schaltung passiert diese Teilung in 2 Stufen:
R4 bzw R5 und R9+T2 sowie R11 und R12)

Wie gesagt, alle Werte sind falsch, es geht ums Verstehen des Prinzips.
Daran ändert sich nichts,
wenn die (krummen) wahren Werte eingesetzt werden.

Der wahre Wert für die Ube-steps ist < 20mV und temperaturabhängig.
Daher muß R12 einen ziemlich hohen Tempco haben,
um diese Temperaturabhängigkeit zu kompensieren.

[Rolf S. (miromac)]

Rolf Schneider schrieb:
> haben aber dabei Uce immer nur um jeweils 20mV erhöht.

Ube muß es natürlich heißen

[Helmut S. (helmuts)]

Im Tietze-Schenk und auch in anderen Quellen findet man einen 
e(xp)-Funktionsgenerator (anti-log Schaltung). Lass da den OV1 weg und 
nimm direkt Strom Ic von T1. Das ist dein Ladestrom.

Tietze-Schenk, 13. Auflage, Seite 759

[Kai K. (klaas)]

>Etwas zum Hintergrund, der VCO ist Teil einer Studienarbeit und sprengt
>schon jetzt enorm den zeitlichen Rahmen der für ein Modul angesetzt sein
>sollte.

Dann tut dies ein VCO mit Exponentialkonverter erst recht!

Was ist denn überhaupt das Ziel deines Projekts? Wozu brauchst du 
überhaupt einen Exponentialkonverter?

Klaas, VCO mit Exponentialkonverter entstammen der Musikelektronik. 
Hierbei handelt es sich um teilweise außerdordentlich kunstvolle 
Spezialschaltungen, die über viele Jahre, wenn nicht sogar Jahrzehnte 
immer weiter verbessert und optimiert worden sind. Einfach eine solche 
Schaltung für das Projekt einer Studienarbeit zu übernehmen, oder 
wenigstens wesentliche Teile daraus, erscheint mir wenig sinnvoll. Das 
ist ungefähr so, als ob du einen Deutsch-Aufsatz schreiben sollst und 
dabei ganze Absätze von Goethes Faust übernimmst.

[Klaas (Gast)]

Hey, danke für die vielen Anregungen, ich glaube ich habe die Funktion 
ein bisschen besser verstanden und kann mich dann da noch ein bisschen 
mehr reinhängen. so ein bisschen funktioniert auch schon was, zwar noch 
nicht exponential, aber es kommt was frequenzabhängiges raus.

Kai Klaas schrieb:
> Dann tut dies ein VCO mit Exponentialkonverter erst recht!
>
> Was ist denn überhaupt das Ziel deines Projekts? Wozu brauchst du
> überhaupt einen Exponentialkonverter?


Das ist uns leider nicht so richtig frei gestellt. Insgesamt wird ein 
Synthesizer und ich mach den VCO mit einer 'üblichen' Ansteuerung, das 
bedeutet 1V / Okt....

[Helmut S. (helmuts)]

> ... so ein bisschen funktioniert auch schon was, zwar noch
nicht exponential, aber es kommt was frequenzabhängiges raus.

Glaub mir, die antilog/exp Schaltung aus dem Buch funktioniert. (Dazu 
habe ich es mal mit LTspice simuliert.) Lass da den OV1 weg und nimm 
direkt den Strom Ic von T1. Das ist dein Ladestrom. Entscheidend ist es 
zwei gepaarte Transistoren zu nehmen. Z. B. MAT02, LM394, CA3046, 
ausgesuchtes Transistorpärchen. Die Genauigkeit ist am höchsten mit dem 
MAT02.
Tietze-Schenk, 13. Auflage, Seite 759