Hulp bij beveiligingscircuit versterker

Frederick E. Terman

Golden Member

Op 8 augustus 2018 16:19:11 schreef Ricotjuh:
Is +200mV en -200mV genoeg 'ruimte' voor een koptelefoon versterker?

Die waarden gelden voor gelijkspanning.
Voor wisselspanning (audiosignalen) is er een grote verzwakking in het netwerkje van 10 kΩ en 10 µF, zodat audiosignalen veel groter kunnen zijn zonder dat de beveiliging erop aanspreekt. Praktisch gesproken reageert dit gedeelte van de schakeling dus alleen op gelijkspanningen.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Frederick E. Terman

Golden Member

Op 9 augustus 2018 16:36:59 schreef Ricotjuh:
Kan iemand mij helpen bij het begrijpen van de Schmitt trigger schakeling?
Het probleem is dat ik eenmaal niet weet waar ik moet beginnen.

Wel, de ingang stuurt de ene transistor, die stuurt de tweede transistor, die weer het relais, en er is wat terugkoppeling via de gemeenschappelijke emitterweerstand.
Als de ingangsspanning stijgt, gaat uiteindelijk de eerste tor dicht. Daardoor zakt zijn collectorspanning, waardoor de tweede tor gaat geleiden. Zijn emitterstroom stijgt dus ook, waardoor de emitterspanning van de eerste tor daalt, waardoor die eerste tor des te sneller dicht gaat.

De schakeling heeft hysterese: als het relais eenmaal aantrekt, moet de ingangsspanning vrij ver zakken voordat het relais weer open gaat.
En is het relais open, dan moet de ingangsspanning weer vrij ver stijgen voordat het relais weer sluit.
Het relais zal dus, ook bij een langzaam variërende spanning en/of met ruis aan de ingang, niet 'klapperen'.

De weerstand van de twee relais samen parallel zal wel iets van een paar honderd ohm zijn.
De waarden uit het schema lijken wel te kloppen, ze leveren althans een heel normaal gedrag van de schakeling op. Als ik voor de relais (plus 47Ω-weerstandjes) samen 500 Ω aanneem, kom ik op schakelpunten van ca. 9½ V (heen) en ca. 7 V (terug).

Om hieraan zelf te rekenen kun je bijvoorbeeld eerst aannemen dat het relais aangetrokken is en de tweede tor dus geleidt, en dan uitrekenen wat de gezamenlijke emitterspanning is. Dan weet je de ingangsspanning waarbij het spul gaat 'kiepen'.
Hetzelfde kun je doen onder de aanname dat het relais afgevallen is en de tweede tor dus spert, waarbij je dan weer uitrekent wat dan de emitterspanning is en wat dan de 'kiep'-ingangsspanning is.
(Je hebt hiervoor dus wel een aangenomen waarde voor de totale relaisstroom nodig. Bij een andere waarde veranderen ook de kantel-ingangsspanningen. Maar essentieel is dat niet voor het begrip.)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Hmm, als ik een simulatie run, krijg ik geen hysterese.
Zie ik iets over het hoofd?

Frederick E. Terman

Golden Member

Zie ik iets over het hoofd?

Je zou het haast denken. De hysterese is eigenlijk het bestaansrecht van een schmitttrigger - het zou wel apart zijn als deze er geen had. :)
Ik had alleen 13,5 V voeding gebruikt (vanwege die diodes), maar dat mag toch niet uitmaken. Ik ga zo nog eens kijken, leuk.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 13 augustus 2018 13:58:36 schreef Frederick E. Terman:
[...]Je zou het haast denken. De hysterese is eigenlijk het bestaansrecht van een schmitttrigger - het zou wel apart zijn als deze er geen had. :)
Ik had alleen 13,5 V voeding gebruikt (vanwege die diodes), maar dat mag toch niet uitmaken. Ik ga zo nog eens kijken, leuk.

Zojuist nog een meting gedaan met LTSpice, met hetzelfde resultaat...

Frederick E. Terman

Golden Member

Je LTSpice resultaten zijn eigenlijk nog gekker.
Want in de eerste periode zie je wél een hysterese optreden, van 0,8 V ongeveer. In de tweede periode echter niet meer.

Ik heb inmiddels de spice files van jouw transistoren gevonden (2SA1015) en die gebruikt. De stroomversterking daarvan is iets lager, waardoor de schakelpunten iets verschuiven, maar het algemene gedrag blijft hetzelfde.

(klik voor groter)

Ik heb ook de gezamenlijke emitterspanning, en de basisspanning van Q1 in de grafiek gezet.
Zo kun je zien dat het schakelen wel bij dezelfde Ube gebeurt, maar omdat Ue bij 'aan' lager ligt dan bij 'uit', gebeurt de overgang van 'aan' naar 'uit' ook later dan andersom.

Ik ken jouw sims niet, maar je moet eens zoeken naar instellingen als 'Skip DC bias' of 'Fast start' of dergelijke. Door zo'n short-cut kun je juist de essentie van de schmitt (nl. dat zijn instelling afhangt van de geschiedenis) misschien missen.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Bedankt voor het meedenken!
Ik heb net even een willekeurige PNP transistor gepakt. Puur voor de test.
Nu zie ik inderdaad de 2 schakelpunten. Straks eens kijken of ik een spice model van de 2SA1015 toe kan voegen in LTSpice.

Maar als ik het goed begrijp moet ik dus eerst meer specs weten van de betreffende transistoren voordat ik de schakelpunten kan bepalen?

Zojuist nog een nieuwe simulatie gedraaid met een ingevoegde 2SA1015 spice model. De waardes wijken toch nog iets af dan jou model, maar het principe werkt hetzelfde.

Dit wil dus zeggen dat het relais enkel hoog wordt (in mijn geval) 8,4V en afvalt wanneer de ingangsspanning daalt onder de 7V.

Maar mijn comperator schakeling die ervoor zit, geeft -14V wanneer de input binnen het "venster" blijft. En wanneer deze er buiten treedt, 0V. Maar dan zal het relais toch nooit ingeschakeld worden?

Frederick E. Terman

Golden Member

Oh kijk, nu heb je inderdaad hetzelfde. De laatste verschillen komen mogelijk doordat ik met 13,5 V voedingsspanning 'meet' (vanwege die diode in serie met de 14,2 V).
Als je nu met andere weerstandswaarden voor de relais gaat proberen, zul je zien dat het inschakelpunt daardoor niet verandert (wat logisch is, omdat er vlak daarvoor geen stroom door de relais loopt, zodat de weerstand ervan niet uitmaakt), maar het uitschakelpunt wel: de relaisstroom bepaalt de emitterspanning.
Verder zijn de schakelpunten dus gevoelig voor de voedingsspanning, en voor de stroomversterking van vooral Q1. Dat laatste doordat die versterking de basisstroom bepaalt, die door de vrij hoogohmige 470k moet lopen.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
maartenbakker

Golden Member

Op 8 augustus 2018 16:19:11 schreef Ricotjuh:
Oké duidelijk, dankjewel.

Is +200mV en -200mV genoeg “ruimte” voor een koptelefoon versterker? Ik heb geen idee wat normaal is bij een koptelefoon versterker. Maar als het volume pieken krijgt hoger dan 200mV gaat de versterker in protectie.

Dat zal wel meevallen, daar zijn die bipolaire 10u elco's voor. Die zorgen ervoor dat je steeds het gemiddelde signaal gedurende een bepaalde tijd op de ingangen van je comparator krijgt. Als er geen defect of zware oversturing is, zal dat dicht genoeg bij 0 zitten.

"The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."

Oke, duidelijk.
Ik heb zojuist de comparator schakeling gecombineerd met de Schmitt Trigger.
Hierin is het groene signaal de ingang op de comparator ingangen. Het oranje signaal het knooppunt tussen de twee 10K en de 470K weerstanden. Het paarse signaal is punt over het relais (500R weerstand).
Hier is gesimuleerd dat wanneer het signaal tussen de +230mV en de -230mV zit, het relais bekrachtigd is. Wanneer de amplitude van het ingangssignaal toeneemt, zal het relais afvallen. Dit is volgens mij ook de manier hoe de schakeling zou moeten werken.

Vanuit dit oogpunt wil ik weer terug naar mij schakeling en kan ik mijn metingen vergelijken met mijn simulatie. Want wat sowieso gek is, is dat ik op 7 augustus, -1,957V heb gemeten aan de 470K weerstand. Deze zou bij 0V input gewoon 14V moeten zijn.

Ik wil vanavond de simulaties gaan vergelijken met wat metingen op de print.
Daarom wil ik een signaal zetten op het punt waar ik ook ben gestart met mijn simulatie. (Op het punt waar de pijl naar wijst)

Geeft dit problemen voor andere componenten in het schema? Of kan ik hier gerust een signaaltje van 1Vtt op zetten?

Mannen bedankt voor het meedenken. De schakeling werkt uiteindelijk. Het ging dus nog fout bij de comparator schakeling. 2x 150 ohm weerstanden en dan de middenaftakking aan GND leggen bracht de oplossing. Nu komen de relais netjes in als het signaal tussen + en - 200mV blijft.
Nu kan ik verder met het afwerken van het complete project.