40106 oscillator, simpel toch? Of misschien toch niet...

fatbeard

Honourable Member

Uit het datasheet van Texas Instruments' CD40106B:

Allemaal helder, totdat je de limieten wilt vinden i.v.m de toleranties op de Vp en Vn...
Het verschil tussen Vp en Vn heet bij mij hysterese, en daarvoor worden ook cijfers gegeven.
Maar die waardes wijken af: Vh is groter dan het verschil tussen Vp en Vn...

Hoe moet ik nu de gegeven formule interpreteren/aanpassen als ik de minimale en maximale frequentie bij een bepaalde voedingsspanning wil berekenen?
Gebruik ik domweg de opgegeven minimale en maximale Vp en Vn waardes of moet ik voor Vn (Vp-Vh) nemen?
Kan Vp maximaal zijn als Vn minimaal is (ik denk van niet, maar toch...)?

Kortom: HELP!

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Ha fatbeard,

Ik neem aan dat de oscillatie frequentie niet belangrijk is anders niet gebruiken |:(
In eerste instantie heb ik geen idee wat TI daar heb zitten rommelen met een ouwe datasheet.......

Wat ik nog wel weet dat is dat de invloed van de voedingsspanning enorm is er staat mij bij op 5 V ≈1,2 / RC en op 10 V≈ 0,8 / RC .
Maar omdat de tijd hoog / tijd laag een ratio is van de voedingsspanning varieert deze ook enorm :o

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
fatbeard

Honourable Member

De frequentie is niet belangrijk, ik moet alleen weten binnen welke grenzen die komt te liggen zodat een ander circuit er altijd mee overweg kan.
Ik streef er naar om géén afregelpunten te hebben...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Arco

Special Member

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Ha fatbeard,

Dat is dan duidelijk ik moet even diep graven in mijn 8)7
Ik denk om de tolerantie vast te stellen dat valt niet mee en met welke nauwkeurigheid !
Het is een relaxation oscillator maar goed, je berekend een laad en ontlaad tijd en daar volgt de periode tijd uit.
En daar heb jij nu net niets aan want dat zegt niets over de tolerantie.

T = R.C.Log ---- het verhaal van TI wat je laat zien.

Ik weet wel dat zelf twee exemplaren zijn niet gelijk maar dat is misschien geen probleem.....
Welke tolerantie zou je kunnen verwerken op de oscillator frequentie ?

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 13 mei 2021 12:26:06 schreef electron920:
Ha fatbeard,

Het is een relaxation oscillator maar goed,

nee, 't is een astabiele multi, das een andere familie :-).

DE een 40106is de andere niet , hysteresis kan verschillen, weet ik uit ervaring. heb heel veel zulke oscillators gebouwd. reken na komt tot "ongeveer" . even proefexemplaar opbouwen en met trimmer dichter tot de waarheid komen.

Oja,wil je een betere controle over de hysteresis, doe het dan met een opamp of comparator, kan je de hysteresis zelf kiezen. (door keuze positieve feedback weerstanden)

fatbeard

Honourable Member

@Arco:
Da's fijn, maar dat geeft me onvoldoende houvast hoe de minima en maxima te berekenen. Plus dat ze geen info geven over de opgewekte periodetijd...
Op een ingeving ben ik gaan kijken bij ON (Motorola).
https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc14106b-d.pdf
Daar klopt het ook niet, maar die geven tenminste nog een vorm van verklaring hiervoor (note 5 op pagina 3)...

@electron920:
Het gaat nu juist om de verschillen van exemplaar tot exemplaar.
Dat verhaal van TI is hetzelfde als dat van ON, maar vertelt me niet hoe ik het minimum en maximum moet berekenen.

@kris:
Het narekenen van de "ongeveer" (a.k.a. nominale) frequentie is het probleem niet (de exacte frequentie interesseert me eigenlijk niet); ik wil met behulp van de opgegeven minima en maxima de uiterste grenzen berekenen.

Met de informatie van ON (fig.5 op pag.6) heb ik nu een vaag idee hoe dat te doen.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Arco

Special Member

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Ha kris van damme,

Niet om het een of het andere maar dat is in mijn beleving de zelfde familie.

De familie boom van Relaxatie-oscillatoren zijn onderverdeeld in twee klassen, namelijk zaagtand oscillatoren en astabiele multivibratoren.
In het eerste geval zorgt geleiding van het schakelapparaat ervoor dat de condensator snel en onmiddellijk ontlaadt, zodat de totale uitgangsgolfvorm vrijwel alleen door de oplaadperiode wordt ingenomen.
In het tweede geval is de relaxatie oscillator te omschrijven als een niet-lineair elektronisch oscillator circuit dat een niet sinusvormig repetitief uitgangssignaal produceert, zoals een driehoeksgolf of blokgolf. ...
De periode van de oscillator hangt af van de tijdconstante van de condensator of het inductor circuit.

Ik zou moeten kijken misschien in de Wikipedia of ik er iets over in staat maar......... :)

@fatbeard ja dat is helder en tevens het punt wat ik aan stip de toleranties maar je vraagt weer wel het onderste ;)

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
fatbeard

Honourable Member

@Arco:
Tikkie vaag document, wat -voor mij- niets toevoegt. Helaas.

@electron920:
Tsja, ik zoek nu eenmaal graag grenzen op, al was het alleen maar om precies te weten waar ze liggen.

Mijn vaste ijzerwarenhandel riep vaak als ik de winkel binnekwam "ojee daar heb je hem weer, hij moet zeker weer wat speciaals".
Waarop ik steevast antwoordde: "tsja, gewone dingen heb ik op voorraad"... :7

Het gaat goed komen.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Arco

Special Member

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 13 mei 2021 11:20:19 schreef fatbeard:
Maar die waardes wijken af: Vh is groter dan het verschil tussen Vp en Vn...

Niet steeds; in de data voor VDD= 5V is VH juist kléiner dan dat verschil.

Je zou inderdaad verwachten dat VHtyp = VPtyp − VNtyp. In het Philips-datablad is dat ook zo.
Toch vrees ik dat je de min- en max-gegevens van VP, VN én VH allemaal zult moeten gebruiken.

Kan Vp maximaal zijn als Vn minimaal is (ik denk van niet, maar toch...)?

Nee, want hun verschil, VH, heeft ook een maximum, waar je dan overheen zou komen.
Het omgekeerde is ook zo: de mogelijke waarden voor VP en VN zijn overlappend, maar zullen dat in werkelijkheid niet doen, omdat VH ook een minimum heeft.

Maar zo'n mirakel lijkt het toch niet om even de frequentie voor alle grenzen na te rekenen?

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ha fatbeard,

Ik heb even de limieten uitgerekend in een absolute frequentie maar ik realiseer me dat is niet je vraag.
Maar goed misschien geeft het een idee voor wat je kan verwachten als je de voedingsspanning varieert....

Als ik uit ga van 5 V en een gegeven combinatie R = 10 kΩ en C = 220 pF dan wordt Fc 450 kHz en op lopend naar 20 V wordt Fc 370 kHz.
Over het zelfde spanningsbereik zal de pulsverhouding dan variëren van 54 % tot ongeveer 57 % ik zou in Excel de functie kunnen uitwerken en een grafiek plotten in relatie tot VN en VP .

Maar goed dit geeft absoluut geen inzicht in de IC onderling ik denk als ik naar @kris van damme luistert dat er nog al wat spreiding is.
Toch denk ik dat binnen een redelijke marge het uit te rekenen is ik ga eens kijken of ik in Mathcad iets kan opzetten alleen tijd :S

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
fatbeard

Honourable Member

Toch vrees ik dat je de min- en max-gegevens van VP, VN én VH allemaal zult moeten gebruiken.

Dát snap ik, maar hoe? VH komt niet in de formule(s) voor...
De frequentie zal maximaal zijn als VH minimaal is, maar wat neem ik dan voor VP en VN?
VPmax en VNmin?
VPmin en VNmax?
VNmin+VHmax en VPmax-VHmin?
VNmax+VHmin en VPmin-VHmax?
De schoenmaat van mijn oudtante :+ ?

Een soortgelijk dilemma heb ik bij het frequentie-minimum...

@electron920:
Van de bekeken varianten lijkt alleen de HEF40106 een spanningsafhankelijkheid te hebben...

Totnogtoe heb ik dit:

40106 oscillator.ods

De 8 en 12V kolommen zijn geïnterpoleerd, de formules staan ook in het spreadsheet.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Het gaat je toch niet om VH, maar om de minimale en maximale frequentie die je bij een bepaalde VDD en RC kunt krijgen.
Maak gewoon een lijstje: bijvoorbeeld horizontaal de mogelijke VP voor je voedingsspanning VDD, verticaal VN.
Laat de combinaties weg waarvoor VP−VN niet aan de mogelijke VH voldoet.
Op de overgebleven plaatsen bereken je de frequentie.
Hier een tabel voor VDD= 5V in jouw eerste datablad. De getallen moet je nog delen door RC en geven dan de frequentie in Hz.
Nu kun je gemakkelijk beoordelen wat de grenzen zullen zijn die je moet verwachten.
Je kunt dit zelf voor andere VDD, of anders maak ik ze even.

code:

			2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	3	3.1	3.2	3.3	3.4	3.5	3.6
vDD	5	0.9	0.78	0.74	0.70	0.66											vP
vHmin	0.3	1	0.87	0.82	0.77	0.72	0.68										
vHmax	1.6	1.1	0.98	0.90	0.84	0.79	0.74	0.70									
		1.2	1.10	1.01	0.93	0.87	0.81	0.76	0.72								
		1.3	1.24	1.13	1.04	0.96	0.89	0.83	0.78	0.73							
		1.4	1.42	1.28	1.16	1.06	0.98	0.91	0.84	0.79	0.74						
		1.5	1.65	1.46	1.30	1.18	1.08	0.99	0.92	0.85	0.80	0.75					
		1.6	1.95	1.69	1.48	1.33	1.20	1.09	1.01	0.93	0.86	0.80	0.75				
		1.7	2.37	1.99	1.71	1.51	1.35	1.21	1.11	1.01	0.94	0.87	0.81	0.75			
		1.8	2.99	2.41	2.02	1.74	1.53	1.36	1.22	1.11	1.02	0.94	0.87	0.81	0.75		
		1.9	4.03	3.04	2.44	2.04	1.76	1.54	1.37	1.23	1.12	1.02	0.94	0.87	0.80	0.75	
		2		4.08	3.07	2.47	2.06	1.77	1.55	1.37	1.23	1.12	1.02	0.94	0.86	0.80	0.74
		2.1			4.12	3.10	2.48	2.07	1.77	1.55	1.37	1.23	1.11	1.01	0.93	0.85	0.79
		2.2				4.15	3.11	2.49	2.07	1.77	1.55	1.37	1.22	1.11	1.01	0.92	0.84
		2.3					4.16	3.12	2.49	2.07	1.77	1.54	1.36	1.21	1.09	0.99	0.91
		2.4						4.16	3.11	2.48	2.06	1.76	1.53	1.35	1.20	1.08	0.98
		2.5							4.15	3.10	2.47	2.04	1.74	1.51	1.33	1.18	1.06
		2.6								4.12	3.07	2.44	2.02	1.71	1.48	1.30	1.16
		2.7									4.08	3.04	2.41	1.99	1.69	1.46	1.28
		2.8	vN									4.03	2.99	2.37	1.95	1.65	1.42

(Uiteindelijk heb je misschien alleen minima en maxima nodig: f ligt hier tussen 0.66/RC en 4.16/RC; maar zo heb je een overzicht van het verloop.)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
Sine

Moderator

Dat de ene mos chip bij verschillende fabrikanten kan afwijken blijft een dingetje.

Een HEF4013 bijvoorbeeld heeft Schmitt trigger klok ingangen, de CD4013 heeft die niet ...

fatbeard

Honourable Member

Het gaat je toch niet om VH, maar om de minimale en maximale frequentie die je bij een bepaalde VDD en RC kunt krijgen.

Precies.
Jouw methode is alleen wel een hoop werk (die ik hoopte te vermijden).
Ik ga er nog 'even' op studeren, doorgaans vind ik dan een minder bewerkelijke weg...

@Sine:
Érgens wist ik dat, maar het is goed om eraan herinnerd te worden.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Wat heet bewerkelijk; 't is één keer de formule - die jij zelf ook gebruikt -, gekopieerd naar alle cellen (met voor het gemak RC=1).
De clou is alleen dat je de combinaties van VP en VN waarvan het verschil (VH) te groot of te klein is volgens specs, niet gebruikt, wat ik met een eenvoudige ALS (IF) doe.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
fatbeard

Honourable Member

Hmmm...
Als ik dat doe krijg ik andere cijfers dan jij:

met nu het goede plaatje

[Bericht gewijzigd door fatbeard op donderdag 13 mei 2021 23:16:11 (16%)

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

Is deze oscillator niet stabieler en minder onderlinge spreiding?

Op 13 mei 2021 13:28:36 schreef Arco:
Nog eentje... ;)
http://notes-application.abcelectronique.com/009/9-12364.pdf

fatbeard,kijk eens naar fig 3 in de app note van Arco's link. Hysteresis spread.. dat is een spreidstand van jewelste..

Op 13 mei 2021 23:28:48 schreef ohm pi:
Is deze oscillator niet stabieler en minder onderlinge spreiding?

ook niet van het zuiverste soort :-). wil je een stabielere, bouw een schmitttriger met een opamp en maak daar de oscillator mee. kost je gewoon enkele weerstanden meer (twee) maar gegarandeerd reproduceerbaar.

[Bericht gewijzigd door kris van damme op donderdag 13 mei 2021 23:34:21 (44%)

fatbeard

Honourable Member

Dat die spreiding gigantisch is ben ik inmiddels ook achter (na alle foutjes uit het spreadsheet te hebben weggewerkt): met 10k/10n en 15V ligt het minimum op 1.35kHz en het maximum op 23.12kHz.
Bij 5V is het weinig beter: 3.55kHz en 39.5kHz.
Maar in beide gevallen is de nominale frequentie wel keurig 12.3kHz.

Dat spreadsheet publiceer ik hier wel op een later tijdstip.

Een andere oscillator is eigenlijk niet te implementeren ivm ruimte (die ene inverter was over en de rest van het printje zit redelijk -zeg maar erg- vol).
Het hoeft niet stabiel of nauwkeurig, ik wilde alleen de uitersten weten omdat een ander circuit dit weer synchroon moet kunnen verwerken. En dan helpt het bij het design van een PLL als je de uitersten weet...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 13 mei 2021 23:11:34 schreef fatbeard:
Hmmm...
Als ik dat doe krijg ik andere cijfers dan jij:

Ik denk dat er een fout in je spreadsheet zit. Mijn getallen komen overeen met berekening met de hand (nou ja, met een rekenmachientje), met een grafische oplossing, en met de sim.
In je andere spreadsheet heb ik je getallen/formule niet gecontroleerd.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
fatbeard

Honourable Member

Niet om eigenwijs te willen zijn, maar wat is er dan fout aan mijn formule? Ik zie het niet...

LN((T$3/$S4)*((Vdd-$S4)/(Vdd-T$3))

waarin regel 3 vanaf kolom T de Vp waardes bevat en kolom S vanaf regel 4 de Vn waardes. Vdd is een benoemde cel.
T$3 is de eerste Vp waarde, $S4 de eerste Vn waarde.
Er staan alleen nog wat condities omheen om de 'foute' waardes te elimineren...

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Frederick E. Terman

Honourable Member

Dat lijkt in orde. Toch moeten we iets verschillend doen.
Als VP en VN dichter bij elkaar komen moet de frequentie natuurlijk toenemen. Maar bij jou neemt ie af.

Oh wacht, vergeet je soms "1 gedeeld door" te doen? Want die formule zoals jij hem hierboven laat zien is voor de periodetijd.

[Bericht gewijzigd door Frederick E. Terman op vrijdag 14 mei 2021 11:56:39 (25%)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org