Voltage Controlled Pulse Generator

Het is gewoon een k** ontwerp.

De prestaties van het ding zijn heel sterk afhankelijk van de drempelspanningen van die 'HC14 en aangezien die nogal wat variatie hebben zijn je resultaten niet verbazingwekkend.

Een veel betere implementatie van hetzelfde principe kun je vinden op pagina 15 van LTC's Application Note 9.
Als je dit bouwt met HC(T) kun je de FET buffer weglaten.

Ik heb zulks zelf gebouwd met een 'VHC132 en daar haalde ik met gemak >65 MHz mee.

HC staat voor Highspeed Cmos. Nou is "high speed" een rekbaar begrip natuurlijk, maar 1.5MHz moet een makkie zijn.
Je hebt een scoop, dus wat meet je? Aan de ingang van de 1e inverter bv.

Max frequentie werkt hier niet doordat de spanning op de Collector van de transistor te hoog wordt. Die komt dan boven de tress-hold van de 74HC14 en kan de condensator dan niet meer voldoende ontladen.

Kun je oplossen door een hogere voeding te gebruiken, of door R4 te verkleinen. In dat tweede geval blijft de max ingangsspanning wel 2V.

De Opamp werkt samen met de transistor en R4 als stroombron, zoals je al gezegd hebt, maar die stroombron kan alleen sinken. Dus er ontstaat een konstante stroom die via de transistor maar mass wordt afgevoerd. Condensator C2 wordt geladen uit de uitgang van de N1, via R3 en D1, en vervolgens ontladen door de instelbare stroombron.
Maar de stroombron werkt alleen als de spanning op de collector van T1 hoger is dan de ingangsspanning pin 3 van de Opamp.

Jammer genoeg heb ik alleen maar 74HC14 van hetzelfde merk, namelijk ST. Ik heb met een 4093 (ook een schmitt trigger) ook al eens problemen gehad met de drempel spanning.

Jammer genoeg kan je niet van te voren opgeven, elk merk je koopt.

Ha die flash2b

Ik ben het eens met RobK dat het een "niet zo goed" ontwerp is.
Als je de schakeling die RobK voorstelt bouwt weet je zeker dat hij werkt.

Jim Williams is geen knoeier en zijn schakelingen werken echt.
De TTL "S" serie kan je bij Dick Best kopen evenals een vervanger voor de LTC1052 en dat is "TC7650CPA".
Je zal nu alleen de LTC1043 moeten scoren, conrad heeft deze in so behuizing voor 7,51 euro.
Succes!

Verder zou ik graag weten waar je die leuke kleine printjes koopt?

Gegroet,
Bram

@blackdog
Printjes heb ik op ebay gekocht, Item number: 130685985048, verkoper electronics-salon (lily). Binnen een week ontvangen uit Hongkong.

Ik begrijpt dat het ontwerp, te wensen over laat.

@deKees
Maar is het misschien mogelijk de drempel spanning te veranderen door D1 te vervangen door een schottky diode ?

Op 30 april 2012 18:59:13 schreef blackdog:
[...] een "niet zo goed" ontwerp [...]

Nee, het is gewoon k** (of k****, naar smaak)

Een bepaald niet onbelangrijke eigenschap van het ontwerp wordt bepaald door ongecontroleerde (en oncontroleerbare) parameters van een van de gebruikte componenten. Dat is wat mij betreft een ontwerptechnische doodzonde.
Vergeet niet dat die drempelspanning ook nog eens een behoorlijk temperatuur verloop heeft.

Als je de schakeling die RobK voorstelt bouwt weet je zeker dat hij werkt.

Voor de goede orde: Ik haalde de bewuste schakeling aan om te wijze op de 'core' V->f; de opamp, stroombron + C, en de Schmitt-trigger. Dit is feitelijk vrijwel hetzelfde als wat de TS heeft, maar dan goed .
Alle feestelijkheden eromheen zijn leuk, maar niet essentieel. In mijn eigen ontwerp gebruikte ik dat ook niet, daar zat het in een PLL.

Jim Williams is geen knoeier

De trofee voor 'Understatement of the Year' gaat naar blackdog Ook na punten aftrek voor het gebruik van de tegenwoordige tijd ...

De TTL "S" serie

Nee, die moet je dus niet gebruiken, zoals ik in mijn eerdere bericht al zei.

De condensator mag uiteraard niet worden belast, maar "S" TTL is bipolair en heeft dus bepaald geen hoogohmige ingangen. Vandaar de FET buffer ertussen.

Echter, de appnote is van 1986! "S" was toen wel ongeveer het snelste wat er te krijgen was (ECL daargelaten). CMOS was toen uitsluitend te verkrijgen in de smaak traaaaaag, maar dat is inmiddels natuurlijk wel anders.
Als je dit opbouwt met HC zul je waarschijnlijk wel die 20 à 25 MHz halen. Gebruik je VHC of AHC, dan ligt de 100 MHz binnen bereik.

@flash2b

De diode heeft geen invloed op de drempelspanning. De drempelspanning is afhankelijk van de 74HC14, en varieert met temperatuur, maar vooral met voedingsspanning. Dus als je de voeding verhoogt (Max 6vOLT VOOR 74HC14) dan kun je al iets verder.

Maar hier kun je ook R4 verkleinen. Dan wordt de ontlaadstroom en dus de frequentie hoger, bij lagere ingangsspanning.

Ik snap dat de diode de dremelspanning van de HC14 niet veranderd, maar ik wilde de ingangspanning verleggen om wat meer ruimte te creeeren zodat de HC14 minder snel afslaat bij hogere freqenties.

Maar je andere tip is goed. Ik zal een diode tussen de common van de 7805 regelaar zetten, zodat ik de voeding spanning verhoog van 5 naar 5.6V (dus +10%).

De offset nul van een ca3130 moet zo ver ik weet naar negatieve( gnd in dit geval) in plaats van naar de positieve rail.
Heb je al gemeten op de basis van die tor of hij ver genoeg omlaag wordt getrokken ? Ook kan niet iedere tor even laag. Sommige hebben een Vc die niet onder 1V komt.

Ik heb een keer een 20MHz blok gemaakt met een LS versie. Ik weet nog wel dat de combintie RC vrij kritisch was. Voor een HC was een heel andere combinatie nodig als voor de LS.

Ja die offset regeling vond ik ook al vreemd. In het orginele schema stond het ook zo, en ik kan de offset ook prima regelen.

Als basis van de BF254 0 mV is, dan loopt de oscillator op de laagste frequentie, iets van 100Hz. Dat klopt ook, volgens mij.

Het probleem zit in het feit dat als er meer dan 2V op de ingang van de opamp wordt gezet, de BF254 te veel wordt opgestuurd, en daardoor C2 niet meer kan worden opgeladen, en de oscilator dus stopt.

Dat met die LS versus HC had je toen je met het Tektronix scope evalutatue board bezig was. LS is in deze schakeling ongeschikt om de ingang inpedantie van de inverter te laag is.

Vanavond zal ik de voeding van 5V naar 5.6V verhogen en kijken of mijn max beter wordt.

Ik heb ook al een advertentie gezet hier op CO voor een ander merk 74HC14. Ik heb er nu een ST in zitten. Als iemand mij een ander merk kan sturen, dan kan ik het daar mee proberen.

Dat klopt, goed geheugen heb jij.
Zou een serie weerstand tussen opamp en transistor helpen ? Of die 10K verlagen ?

De 10K (R4) verlagen zal ervoor zorgen dat de ingang sturing range gaat verschuiven, dus bij minder spanning een hogere frequentie. Dit heeft deKees terecht opgemerkt.

Of de ingang nu 0..2V of 0..3V is maakt voor mijn toepassing niet zoveel uit.

De maximale freqentie blijft hierdoor gelijk, dus het lost niet mijn probleem op.

Een inverter met en andere drempel spanning is de oplossing óf een hogere spanning. Of ik daarbij de 20MHz ga halen is erg twijfelachtig, maar dat ga ik dus zien.

@RobK en blackdog
Ik blijf nog even aanklooien met dit ontwerp. Ik vind het leuke om component parameters te kunnen meten. Een nieuw schema is hierna de volgende stap.

Even een update.

Op aanraden van deKees heb ik de voeding spanning verhoogd. Door een diode (1N4148) in serie met de common van de 7805 naar de ground te leggen, werd de uitgang spanning precies 5.8V.

De maximale frequentie bleef echter nagenoeg gelijk, ongeveer 1.48MHz. Het regelbereik werd iets groter, 0..2.2V ipv. 0..2V. De amplitude van de puls werd natuurlijk ook groter, iets betere rise/fall maar niet echt een verschil.

Ik heb toen de diode weer verwijderd, dus terug naar 5V.

Op pin1 van de HC14 meet ik dit op een lage freqentie:

en dit op iets van 1MHz:

Wat me daaraan op valt is dat Vtop op lage frequentie kleiner is als Vmax, maar op hoge frequentie gelijk.

Kan ik hieruit concluderen dat de omslag spanning van de HC14 zich tussen Vmin=1.68 en Vmax=3.68 bevind?

Ik zou graag willen testen met een andere HC14, van een ander merk. Dat zou ook een ander resultaat moeten geven.

Op 1 mei 2012 22:15:30 schreef flash2b:
Kan ik hieruit concluderen dat de omslag spanning van de HC14 zich tussen Vmin=1.68 en Vmax=3.68 bevind?

Ja, dat lijkt mij een geldige conclusie

Ik zou graag willen testen met een andere HC14, van een ander merk. Dat zou ook een ander resultaat moeten geven.

Als ik morgen weer in mijn werkplaats ben zal ik eens kijken of er ergens in een stoffig oud laatje nog een exemplaar ligt. Werk al ongeveer 1500 jaar niet meer met thru-hole spul, dus ik kan er niet voor instaan

You have mail.

Vandaag heb ik een snelle test kunnen doen, omdat zowel RobK als Chuckie mij verschillende merken 74HC14's hadden opgestuurd, waarvoor nogmaals dank.

De verschillen zijn groot, de langzaamste en snelste schelen 2.5 keer. Zo zie je maar dat het schema erg gevoelig is voor verschillen in de drempelspanning (eigenlijk een slecht ontwerp dus). Ik krijg ook sterk de indruk dat de opgegeven 20MHz (25Mhz prototype) een typ fout is en eigenlijk 2.0MHz (2.5Mhz) zouden moeten zijn.

Merk                   Datum code Frequentie
Philips                8510       1.04MHz
Fairchild              9942       1.08MHz
Texas Instruments                 1.21MHz
National Semiconductor 9812       1.34MHz
Philips                9245       1.38MHz
ST                     8491       1.47MHz
Fairchild              0206       2.25MHz

Nogmaals dit was een snelle meting, dus gewoon IC uit het voetje en een andere erin. Ik ben van plan nog veel uitgebreidere metingen te doen, ook zonder de aansturing van de op-amp stroombron, want HC oscillatoren moeten op hogere frequenties kunnen lopen. Dat kan ik nu doen met zeven (7) verschillende exemplaren, erg leuk allemaal. Mijn ST exemplaar was verder nog geen eens zo langzaam in deze schakeling.

De puls met de Fairchild 0206 74HC14 is trouwens ook de mooiste:

Dit is een hele nette puls, netter als met de andere HC14's. Geen wobbel op de top en geen wobbel aan het einde.

Meer bevindingen zal ik hier zeker weer posten, al kan het even duren de komende tijd.

Op 1 mei 2012 09:51:45 schreef fred101:
Heb je al gemeten op de basis van die tor of hij ver genoeg omlaag wordt getrokken ? Ook kan niet iedere tor even laag. Sommige hebben een Vc die niet onder 1V komt.

Als ik de ingang van de opamp kort sluit, dan kan ik de offset afregelen tot 2mV. De frequentie van de oscillator is dan 33Hz. Ik meet dan op pin6 van de CA3130. Als ik de ingang verhoog, dan slaat de oscillator bij een spanning van ongeveer 2.2V af, bij gebruik van de Fairchild 0206 HC14. Bij de andere ICs ligt dit lager, bij de langzaamste het laagst.

Wat bedoel je met de Vc die niet onder de 1V komt?

Ha die flash2b,

Probeer eens wat het uitmaakt als je twee inverters parralel zet.
Dus nog een parralel aan N1.
Je hebt dan wat meer stroom beschikbaar maar ook wat meer ingangs capaciteit,
speel er eens mee...

Gegroet,
Bram

Heb je al eens geprobeerd om C2 flink te verlagen? 22pF of zo.

@blackdog
Dat is een goed idee!

Experimenteren daar ging het me ook om.

Vroeger bouwde ik alleen schakelingen na, uit tijdschriften en boeken. Hoewel veel gepubliceerde schema het in één keer deden, ook na foutjes van mezelf, waren er toch best wel een paar die weigerde te werken. Toen, vroeger dus, snapte ik daar niks van want "Het staat toch in het boek?".

Nu, veel later, en na een gerelateerde opleiding en doordat er veel meer te vinden/vragen is, begrijp ik ook hoe het werkt en maar ook zelf schema's. Toch vind je op internet ook het nodige wat niet werkt, of niet goed werkt. Dit schema is ook weer een gevalletje "Het werkt niet helemaal zoals beschreven".

Toch leer je hiervan en dat is het leuke. Hetzelfde nummer op het IC, maar toch anders heb ik al, jaren geleden, met een Hitachi en een Philips 4017 gehad bijvoorbeeld. De Hitachi kon bijna geen stroom sourcen, de Philips wel.

Maar als je onderdelen koopt, die generiek gemaakt worden door fabrikanten, heb je het niet voor het zeggen welk merk je krijgt. Bij mijn Active Load had ik dit ook al met verschillende TIP132s en die waren allemaal van één fabrikant, nl. Texas Instruments. Daar waren de verschillen per datum code hoog, en met deze schakelingen zie je dat ook weer met die van Fairchild.

@RobK
Als ik C2 verlaag wordt mijn pulsbreedte kleiner, en eigenlijk wil ik dat niet. Maar jouw Fairchild was wel de snelste !!

Zoals ik al schreef zal ik nog dieper analyseren en checken. Ik ga ook checken met andere configuraties, dus ik kom hier zeker nog op terug, al kan het even duren de komende tijd.

Uit de NXP datasheet (bron: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT14.pdf)

Hoe wordt eigenlijk deze formule bepaald? Dat R * C snap ik, maar die 0.8 is natuurlijk afhankelijk van de inverter zelf (bij een HCT staat daar 0.67). Is die 0.8 een berekende waarde of een gemeten waarde na fabricage?

[Bericht gewijzigd door flash2b op zondag 6 mei 2012 13:54:22 (11%)]

Op 6 mei 2012 13:42:17 schreef flash2b:
Als ik C2 verlaag wordt mijn pulsbreedte kleiner, en eigenlijk wil ik dat niet.

Maar dat kun je compenseren door R3 evenredig te vergroten.

1/RC is de tijd die een RC combinatie nodig heeft om tot 2/3 van de spanning te laden. Maar in dit geval wordt de spanning bepaald door de inverter, en wordt de C maar gedeeltelijk geladen/ontladen. Dat geeft een factor 0.8 verschil blijkbaar.

Die factor kun je dus uitrekenen ahv de drempelspanningen van de 74HC14