Tranzystorowe VCO - jak to działa - daję 100 punktów

Jestem uczniem 5 klasy technikum elektronicznego, jednym z ćwiczeń na pracowni elektronicznej jest badanie generatorów przebiegów liniowych a jednym z tych badanych generatorów jest właśnie przedstawiony przeze mnie w tym temacie VCO. Nigdy nie interesowały mnie układy analogowe więc mam mały problem z tym układem.
Może najpierw przedstawię co udało mi się zbadać.
Schemat układu i oscylogram ilustrujący przebiegi wyjściowe przedstawiam poniżej. Na oscylogramie pierwszy przebieg pochodzi z wyjścia Wy1 a drugi z wyjścia Wy4.
Nie wiem czy jest sens podawać konktretne wyniki pomiarów bez podania wartości elementów na schemacie, ale może to ułatwi troszkę zadanie.
Generator ten jest układem wytwarzającym przebieg piłokształtny na wyjściu Wy1. Częstotliwość tego przebiegu można regulować zmieniając napięcie na wejściu sterującym ( w końcu to VCO). Napięcie sterujące nauczyciel pozwolił zmieniać w zakresie 0-2V ale ja sobie "jeździłem" 0 -10V i układ działał prawidłowo. Podczas regulacji czestotliwości kształt i amplituda przebiegu się nie zmieniały, zmianie ulegała tylko częstotliwość.
Niestety nie zmierzyłem czestotliwości spoczynkowej (przy Uwe=0V) ale podam wyniki pomiarów dla innych napięć sterujących.
Uwe = 0,6V >> F = 26,3kHz
Uwe = 1,6V >> F = 52,6kHz
Uwe = 3,7V >> F = 105,2kHz
Amplituda piły na Wy1 około 2,5V.
Wiecej pomiarów nie zdążyłem zrobić.
Jednym z punktów badania tego generatora było "zdjąć współbieżnie oscylogarmy ilustrujące zasadę jego działania". Czyli z 2 punktów w układzie z wyjścia Wy1 i ... i własnie nie wiedziałem skąd ponieważ nie rozumiem jak działa ten VCO. Drugi przebieg (w akcie desperacji) wziąłem więc z wyjścia Wy4 amlituda około 4V, na wyjsciu Wy2 przebieg miał podobny kształt z tym że zbocze narastające o wiele bardziej strome a amplituda około 40mV.
Dioda Led D1 się nie świeciła.
Muszę zrobić sprawozdanie z tego ćwiczenia i chciałbym opisać jak działa ten układ. Proszę więc o dokładne wyjaśnienie jak działa ten układ. Dam 100 punktów osobie która mi pomoże.
Oprócz tego mam następujące pytania:
1. Dlaczego przebieg na wyjściu Wy1 jest piłokształtny?
2. W jaki sposób napięcie wejściowe wpływa na częstotliwość tego przebiegu (nie zmieniając jego amplitudy oraz kształtu)?
3. Domyslam się, że najważniejszym elementem tego VCO jest kondensator C1, któreg ładowanie i rozładowywanie jest sterowane przez tranzystory T2 i T3, a elementy R12,R13, R14, T5, D2, C3 nie biorą żadnego udziału w generacji piły, skąd więc zdjąć współbieżnie oscylogramy ilustrujące zasadę działania tego generatora?
4.Oprócz tego mam opisać i zaprojektować modulator FM zbudowany na tym VCO, czyli na wejscie muszę podawać przebieg modulujący o znacznie mniejszej czestotliwosci, proszę więc o wszelkie wskazówki również w tej kwestii.
5. Jak poprawnie nazwać napięcie wejściowe które odpowiada za przestrajanie tego generatora, napięcie wejściowe?napięcie sterujące? a może jeszcze inaczej?

Proszę również o wszelkie wskazówki i informacje które mógłbym umieścić w swoim spawozdaniu. Temat ćwiczenia brzmiał "Badanie generatorów przebiegów liniowych", badałem rózniez generator na ICL8038 (wszystkie 3 przebiegi: sinius, prostokąt, trójkąt). Chciałbym uzyskac jak najwyższą ocenę za to sprawozdanie (zwykle dostawałem 5 lub 6) więc proszę o naprawdę konkretną pomoc.

Moja wiedza na temat układów analogowych jest bardzo mała więc proszę o wyjaśnienie w prosty sposób. Sprawozdanie muszę oddać na czwartek, ale chciałbym je napisać we wtorek, proszę więc o szybką pomoc. Dziękuję i pozdrawiam

Cytat:

1. Dlaczego przebieg na wyjściu Wy1 jest piłokształtny?

C1 łąduje się wykładniczo (linia pochyła na wykresie) oraz zostaje rozładowany (linia pionowa na wykresie) poprzez otwarcie T3 (otwieranie minusem)

Cytat:

5. Jak poprawnie nazwać napięcie wejściowe które odpowiada za przestrajanie tego generatora, napięcie wejściowe?napięcie sterujące? a może jeszcze inaczej?

a moze przestrajające .....

Cytat:

Uwe = 0,6V >> F = 26,3kHz
Uwe = 1,6V >> F = 52,6kHz
Uwe = 3,7V >> F = 105,2kHz

mniejwięcej przy podwojenym napięciu przestrajającym częstotliwość wzrasta również dwukrotnie.

p.s. jeśli chodzi o mnie to punkty oczywiście se podaruj

Przecież VCO to generator o zmiennej częstotliwości. Im większy zakres liniowego przestrajania tym lepiej. Bardzo ważne też jest nachylenie chki przestrajania. Im większe nachylenie to VCO jest szybszy.
Zastosowanie VCO to m. in. pętle synchronizacji fazowej.
Każde VCO można wykorzystać jako generator z modulacją częstotliwości /FM/ podając na jego wejście sygnał mcz /akustyczny/, korzystając wejścia "przestrajanie napięciem". Wejście "ręczne" służy tylko do zdejmowania chki przestrajania.
Co do określenia zakresu modulacji.
Należy wybrać z chki przestr. zakres liniowej pracy.
Określić jego środek.
Określić maksymalną amplitudę napięcia wejściowego mcz. leżącą w zakresie jego pracy liniowej. Należy także uwzględnić, że na wejście trzeba podać wartość skuteczną, czyli trzeba ją podzielić przez pierwiastek z 2.

hefid napisał:

Należy także uwzględnić, że na wejście trzeba podać wartość skuteczną, czyli trzeba ją podzielić przez pierwiastek z 2.

Tylko w przypadku przebiegu sinusoidalnego :)Dla przebiegów o innym kształcie wzór bedzie inny

Tylko. że wtedy nie będzie klasycznej modulacji FM. Trzeba umieć czytać posty kolego Elektrooonik.

Wyjaśnię jak działa ten układ:Tranzystor T2 stanowi źródło prądowe ładujące kond C1.W zaleznosci od wielkości napięcia modulującego na We tranz. T1,zmienia się wartość prądu ładującego C1.Teoretycznie źrodło prądowe charakteryzuje się nieskończenie wielką opornością wewnętrzną i dostarcza niezmiennego prądu niezależnie od wartości obciążenia.W rzeczywistości opór wewn. jest skończony,ale duży. Jeżeli przyjmiemy że przy UWe(na T1)=const, prąd źródła T2 wynosi Iz,a opór wewnętrzny źródła = Rw,to napięcie na kond.
Uc(t)=Iz*Rw(1-e^(-t/(Rw*C1); t->czas[s]; a czas ładowania
t=Rw*C1*ln(Iz*Rw/(Iz*Rw-Uc(t)));
Kondensator ładuje się do napięcia 5.6V.Baza T3 jest przez R8 dołączona do +5V,czyli aby T3 przewodził napięcie na emiterze T3 musi być >=5.6V.
Po przekroczeniu tego napięcia T3 zaczyna rozładowywać C1.przez R9,diode.Czas rozładownia
tr=R9*C1*ln(Uc/U(t));przy czym Uc=5.6V;
Jak widać stała czasu ładowania >> od rozładowania.T3 przewodząc wprowadza w przewodzenie T4,a ten dzięki połączeniu kolektora z bazą T3 podtrzynuje przewodzenie T3.T5 jest tylko wzmacniaczem który kształtuje impuls wyjściowy.C3 i R13 to układ różniczkujący.Włączenie szeregowo diody z C3 jest niestosowanym rozwiązaniem,trudno zdefiniować prawidłowy układ ładowania i rozładowania.Przebiegi współbieżne to wg mnie przebieg na C1 i na kolektorze T3.Jak widzisz impuls wyjściowy występuje w czasie rozładowania C1 i jest raczej krótki,dlatego nie widać mignięcia diody.Napięcie na We można nazwać napięciem modulującym.Wszystko powyższe tłumaczy jak zachodzi zmiana (modulacja częstotliwości) przez zmianę napięcia modulującego.Jeżeli masz jakieś wątpliwości to napisz,jeżeli to ci to pomogło to nie przekazuj żadnych pktów,w końcu po to jest forum.

Dzięki za odpowiedź z grubsza zrozumiałem, teraz rozumiem przynajmniej dlaczego przebieg jest piłokształtny>> ponieważ kondensator jest ładowany stałym prądem (ze źródła prądowego) więc napięcie na nim rośnie liniowo, ponieważ I*t = U*C = Q, C i I jest stałe a liniowość napięcia wywołana jest przyrostem czasu, w razie jakichkolwiek błędów w moim rozumowaniu proszę o sprostowanie.

Zwykle podaje się napiecie przewodzenia złącza pn (Ube) 0,6 -0,7V, przyjmijmy konwencje 0,6V by uprościć analizę działania układu.

Teraz tak rozumiem działanie układu:
Jeśli napięcie na C1 jest mniejsze od 5,6V to T3 nie przewodzi, nie przewodzi również T4 ponieważ napięcie na jego emiterze wynosi 0,6V (ze złącza BE T5) wiec T4 wymaga conajmniej 1,2V na bazie by przewodzic.
Kondensator C1 ładując się do 5,6V powoduje przewodzenie T3, napiecie na C1 sie zmniejsza, ale równiez pojawia sie napiecie na kolektorze T3 które wprowadza T4 w stan przewodzenia. T4 zabiera częsć prądu płynącego z R8 co powoduje zmniejszenie napiecia na bazie T3, skutkiem czego tranzystor ten moze przewodzic ponizej 5,6V na C1. Kondensator C1 się rozładowuje. (proszę o opinię na temat powyższej analizy i ewentualna korektę)
I teraz mam następujące pytania:
1. Do jakiego napięcia rozładuje się C1?załóżmy że LED jest czerwona, czy na C1 pozostanie w takim razie 2V?ponieważ poniżej tego napiecia czerwona LED praktycznie nie przewodzi, według charaktrerystyki I=f(U) przy 1,6V - prąd jest praktycznie 0.
2. Jakie zadanie spełnia dwójnik C2, R11?
3. Jaka jest rola T1?zabiera on część prądu ładującego C1 poprzez R7 i R2
4. Proszę o jakieś bliższe szczegóły dotyczące źródła prądowego zbudowanego na T2. jakie zadanie ma R6?wprowadza sprzężenie zwrotne (ujemne?)
5. Dlaczego odcinek przebiegu wyjściowego w czasie rozładowywania C1 jest tak stromy?jak by wyglądał gdyby odłączyć D1 i podłączyć R9 do masy?
Dziękuję z góry za odpowiedź

Piszesz:
"Jeśli napięcie na C1 jest mniejsze od 5,6V to T3 nie przewodzi, nie przewodzi również T4 ponieważ napięcie na jego emiterze wynosi 0,6V (ze złącza BE T5) wiec T4 wymaga conajmniej 1,2V na bazie by przewodzic."

Tak nie jest.Jeżeli T3 nie przewodzi to nie przewodzi również T4.Baza T4 jest polaryzowana z kolektora T3,spadkiem napięcia na R9 i diodzie.Z kolei T5 jest polaryzowany (sterowany) z emitera T4.T4 będzie przewodził do chwili gdy napięcie na kolektorze (na bazie T4) będzie > 0.6V(Ube T4)+IeT4*R10.IeT4->prad emitera T4.Czyli do takiego napięcia rozładuje się C1.Właściwie należy dodać napięci Uce przewodzącego T3(małe).C2 R11 to korektor kształtu impulsów.Jeżeli odłączymy T1 to prąd wyjściowy T2 wynosi
IwyT2=(Ub-UbeT2)/R7;Ub->napięcie na bazie T2 w stosunku do masy;
UbeT2->nap. baza emiter T2=0.6V;
a ponieważ Ub zależy od wartości R6 i R5 to stosunek R6/R5 określa prąd źródła.Do prądu z T2 dodaje się prąd tranz. T1,czyli zwiększając nap. na We zwiększamy prąd ładowania C1.Stromość rozładowania wynika z różnych stałych czasu ładowania i rozładowania.Czas ład.>>> od czasu rozład.

ed-ek napisał:

T4 będzie przewodził do chwili gdy napięcie na kolektorze (na bazie T4) będzie > 0.6V.

Względem emitera T4 czy masy?Bo względem masy wydaje mi sie ze na bazie T4 powinno być 1,2 V minimum by przewodził, poniewaz na emiterze T4 jest napiecie 0,6 V ze złącza BE T5, tranzystor NPN wymaga napięcia o 0,6 V wiekszego na bazie niz na emiterze by przewodzic

napisałem: >0.6V(Ube T4)+IeT4*R10;czyli>0.6+Ie(T4)*R10;
a nie >0,6V.Na bazie T5 nie ma żadnego napięcia dopoki nie zostanie ona wysterowana przez R11 z emitera T4.Oczywiście napięcia podaję względem masy.Sterowanie bazy tranzystora trzeba rozpatrywać biorąc pod uwagę elementy do niej dołączone przez które przepływa prąd ze żródeł zewnętrznych (elementy aktywne jak tranzystory itp,żródła napięcia czy prądu) .Sama baza nie stanowi żródła napięcia dla elementów do niej dołączonych,chyba że jestęśmy super dokładni i bierzemy pod uwagę prądy upływu(Icb).Czyli gdy układ jest zablokowany to napięcie na bazie T5=0. A żeby T5 przewodził to ponieważ emiter T5 jest na masie to napięcie na bazie T5 musi być >0.6V i pojawia się ono dopiero jak T4 zacznie przewodzić.Zwracam uwagę że napięcie równe 0.6V od którego zaczyna przewodzić tranzystor musi wystąpić między BAZą i EMITEREM,a jeżeli emiter jest połączony do masy rezystorem Re,przez który płynie prąd tranzystora=Ie,to napięcie od którego zacznie przewodzić tranzystor wynosi U=0.6+Ie*Re (gdy emiter połączony jest z masą to Re=0 i U=0.6V,czyli wszystko się zgadza).Narazie zgłodniałem,później dodam pewną wskazówkę.

"Wyrok' przedłużył się o tydzień, sprawozdanie bede robił na czwartek 7 października, więc nadal czekam na ewentualne wskazówki, spostrzeżenia Z góry serdecznie dziękuję za wszelką pomoc

Do analizy zaprojektowanych układów postaraj się o program typu PSPICE.Dobre programy mają bardzo rozbudowane biblioteki,można na nich zasymulować prawie każdy układ.Po nabraniu wprawy w posługiwaniu się nim oddaje nieocenione usługi w projektowaniu.Ja używam msm63a i jestem zadowolony.Mam nadzieję że rozumiesz problem z bazą.Baza nie jest źródłem dla elementów do niej podłączonych,a sama wymaga wysterowania.

Hmmm troszke czasu minęło, przypadkiem dzis trafiłem na ten temat, obiecałem 100pkt i zapomnialem ich przelac No cuż... nigdy nie jest za późno, najbardziej pomocny uzytkownik w tym temacie otrzymuje ode mnie 100pkt

A swoja drogą to jakiś dziwny schemat (tekstowy czy jak ) ?

Paweł Es. napisał:

A swoja drogą to jakiś dziwny schemat (tekstowy czy jak ) ?

Rzeczywiscie, bardzo dziwny. Jeszce niedawno był tam schemat tego VCO a teraz cos sie musiało pomieszac na elektrodzie nie mam juz chyba nawet na komputerze tamtego schematu bo mma treaz nowego kompa a wszystkie stare dane straciłem wraz z awarią dysku w moim poprzednim komputerze moze poszperam jeszcze i jakos spróbuje znalesc tem schemat i wrzucic z powrotem.

Dodano po 18 [minuty]:

znalazłem ten schemat