Generator dreptunghiular cu PWM 10Hz-10MHz, proiectare, simulare si realizare practica.

[gsabac]

De multe ori am avut nevoie de un generator dreptunghiular cu PWM si fronturi mai bune de 10nS si nu am gasit de aceea m-am hotarat sa il construiesc. Am folosit materiale selectate de prin sertarele de la casa de vacanta si a iesit ca in poza.

 

Nu este prea fatos dar este functional. In loc de 8 game am construit 3 si frecventa a rezultat de la 30Hz la 6MHz, cu piesele pe care le-am avut.

Interiorul arata ca in poza.

 

Placile de circuit si amplasarea pieselor.

 

Performantele ma multumesc pentru inceput:

- frecventa reglabila continuu 30Hz la 6MHz;

- factorul de umplere reglabil +/-80%;

- fronturile mai bune de 10nS;

- iesiri calibrate de 5V, 500mV si 50mV;

- iesiri in 50 de ohmi intern pe mufe RCA;

Am pornit cu proiectarea unei scheme cu condensatori la masa comutati cu un comutator cu o singura sectiune si un singur potentiometru pentru reglajul frecventei.

In continuare am simulat si modificat schema si valorile iar in final am avut surpriza sa functioneze, bineinteles au urmat multe modificari si ajustari.

Mai multe amanunte in postarile urmatoare

@gsabac

[barbaro]

Super ! As vrea sa-l copii ,ca pare tare simplu ,si daca dumneavoastra santeti multumit de cum a iesit ,sigur eu voi fi incantat . Astept detalii ,poate si alti useri . Felicitari !

[gsabac]

Desigur voi posta suficiente detalii pentru constructie dar si masuratori cu scule pricopsite. Schema ideala de la care am pornit este oscilatorul dreptunghiular simplu cu triger schmit, dar pentru performante am ales sa il construiesc cu componente discrete. Schema este originala si este la liber, free.

 

Trigerul modificat original pentru frecventa, nivel si fronturi bune este realizat cu Q1 si Q2. Iesirea are circuit separat, ca si bucla de reactie, care trebuie sa asigure semnal cu forma si nivelul corect la intrarea TS. Din jocul de curenti generati de R26 si R11 se regleaza factorul de umplere,iar pentru iesiri aproape corecte in 50 ohmi se poate pune o rezistenta de 47 ohmi in serie cu iesirea de 50mV.

Din aceasta schema a rezultat schema practica cu modificarile evidentiate pe schema.

  

Redresorul de alimentare al generatorului.

 

Am pus componentele pe care le-am avut prin sertare, pe care le-am combinat pentru o functionare sigura.

@gsabac

[remus68]

Faina schema. Old school.

[gsabac]

Ma bucur ca sunt useri care apreciaza realizarea, nu am facut fizic ce mi-am propus 1Hz-100MHz, dar l-am realizat teoretic si prin simulare si poate in viitor, daca va fi nevoie, am sa revin cu un model mai elaborat, deocamdata voi poza doar schema.

In continuare prezint masuratori pe aparat si rezultatele din simulare.

 

Cu osciloscopul Tek465 masuratoarea frontului se face intre liniile orizontale punctate cu semnalul la +/- 3 diviziuni si rezulta circa 11nS, dar aceasta este impreuna cu osciloscopul, care are si el 3,5nS, deci cit este in realitate. Formula de calcul este Tf=radical(Tf1^2 + TF2^2), unde cu Tf1 am notat frontul real, cu Tf2 frontul osciloscopului si cu Tf frontul masurat pe ecran. Adica 11=radical(Tf1^2 +3,5^2) si rezulta la rezolvare Tf1= 10,5nS. Pe baza acestui front rezulta o banda a amplificatorului final de circa 30MHz.

Rezultatul din simulare este mai bun, dar nu se tine seama de capacitatile parazite si cablul de adaptare cu osciloscopul pentru masuratori.

 

Va rog sa nu ma criticati pentru aceste masuratori aproximative, asa mi-au iesit fara prea mare "bataie de cap"

Succes!

@gsabac

Editat Octombrie 1, 2020 de gsabac

[gsabac]

Acest tip de schema functioneaza si la frecvente mai ridicate, de circa 100MHz.

 

Factorul de umplere este reglabil intr-o limita mai mica, gamele in general au raportul 10:1 si fronturile de circa 1,5nS.

Sper sa il construiesc in curand si sa ii atasez un modul de frecventmetru digital.

@gsabac

[ola_nicolas]

Salutari.

Imi cer scuze (poate imi scapa mie ceva?!) dar as vrea sa va intreb - ce este cu acea retea de condensatori cu valori diferite pusi in scurt la masa, si care apar in toate schemele de mai sus?

[Pringles]

De la ei se modifica frecventa.

[ola_nicolas]

Am inteles cum se modifica frecventa. Undeva mai sus este data si o schema desenata de mana. Eu ma refeream la schemele de pe simulator. Nu stiu ce unelte are LTspice, dar in Multisim spre exemplu, sunt destule modalitati de a evita asemenea "licente". De multe ori, schema rulata pe simulator, este singura atasata. De aceea probabil ca asemenea artificii, sunt de evitat.

Ca ilustrare, atasez o schema pe care eu am urcat-o pe Multisim 14. Schema ridicata de mine este in partea de sus a imaginii, in partea de jos fiind schema atasata de domnul @gsabac in ultimul mesaj. Problema este ca desi am verificat de mai multe ori daca exista diferente, schema nu oscileaza. Sensul diodei D1, a fost inversat de mine in mod intentionat. La utilizarea sensului din schema domnului @gsabac, rezultatul este acelasi, difera doar nivelul trasei continue de pe osciloscop, care este sub 1 V. Acelasi rezultat se obtine si daca se inverseaza sensul diodei zener D2. De fapt am legat cele doua diode in toate sensurile posibile, cu acelasi rezultat.

Editat Octombrie 9, 2020 de ola_nicolas

[gsabac]

Reluarea simularii cu Multisim este interesanta, poate aduceti si imbunatatiri.

Diodele din schema originala au sensul corect, singura diferenta este acel IC=2, care reprezinta "Initial Conditions" pentru condensatorii ce determina frecventa.

Daca nu merge la dvs. nu stiu ce trebuie facut, cu simulatorul LTspice la circa 100MHz arata ca mai jos.

 

Spor!

@gsabac

[ola_nicolas]

Ati simulat tranzitia? Dupa cat timp apare primul impuls? La mine (pe multisim) dupa 12 us inca nu apare. Mai mult nu imi permit sa simulez, ar fi o pierdere de timp. In mod firesc, primul impuls ar trebui sa apara instant - dupa un timp comparabil cu perioada.

[vijelie02]

Schema desenata in multisim nu are toate legaturile(nodurile). Exemplu: R2-R19-CQ1

[ola_nicolas]

Este o iluzie optica. Acum poate se vede mai bine.

[ola_nicolas]

La 10.10.2020 la 8:47, gsabac a spus:

... Reluarea simularii cu Multisim este interesanta, poate aduceti si imbunatatiri. ...

In mod normal ridicarea schemei in multisim "ad literam" ar fi trebuit sa conduca la rezultate asemanatoare, sau identice. Probabil ca s-a strecurat un amanunt greu observabil, care modifica parametrii. Ati putea eventual sa specificati dupa ce principiu se desfasoara reactia: Este o reactie de tensiune?! Este o reactie de curent?! Este o reactie inversoare?! Este o reactie neinversoare?! Etc. Specificati eventual o relatie analitica, dupa care are loc compensatia, pentru a putea depana dinamic schema de simulare.

Editat Octombrie 11, 2020 de ola_nicolas

[ola_nicolas]

Eroare de postare dubla. A se vedea postarea urmatoare.

 

Editat Octombrie 11, 2020 de ola_nicolas