Funktionsgenerator, Bausatz

Reinhard, das Problem ist mir bewusst!

Ich überlegte kurz, machte aber in der Richtung nicht weiter.
Das würde auch zu sehr den Rahmen sprengen, ist ja keine Mathe-Vorlesung!
Schön ist, daß man mit Abbruch die Rundung selbst ausprobieren kann.
Man muss nur über dem Summenzeichen die Anzahl der Frequenzen eingeben.
Du erklärtest es genauer, was besser die Realität trifft.
Michael meinte, so groß werden die Unterschiede bei den Ergebnissen nicht sein.
Der Leser kann jetzt brauchbar abschätzen, was mit welchem OPV zu erwarten ist.

Andreas

Andreas

Reinhard, ausprobiert!

Den Rat befolgte ich, parallel zu R32 Kondensator 10 pF.
Am Schirmbild war keine Änderung zu erkennen.
Spaßeshalber nahm ich statt 10 pF mal 220 pF.
Da tat sich etwas, Zackerl aber weiterhin deutlich sichtbar.

Anbei zwei Oszillogramme, leider wieder was unscharf geworden
Das erste stammt von IC4 Pin 8, also dessen Ausgang.
Das Dreieck ist scharf ausgebildet, Zackerl auch nicht andeutungsweise.
Es entspricht ungefähr dem, wenn man n bei der Summe bis 50 laufen lässt.

Das zweite Bild stammt vom Messpunkt X am Umschalter, also hinter R18.
Da ist das Dreieck merklich abgerundet und das Zackerl deutlich sichtbar.
Eine vernünftige Erklärung für das Phänomen habe ich (noch) nicht.

Messbedingungen
Als Frequenz ist wieder 10 kHz eingestellt, Schalter auf Dreieck.
Glättung LEDs ist ausgeschaltet, kein zusätzlicher Kondensator.
Alles wie im Bausatz, nur halt mit Option Stabi, hier uninteressant.
Tastkopf ist 10:1 wegen Eingangskapazität.
Original hat der Oszilloguck am Eingang 1 MΩ parallel 30 pF.
30 pf würden schon deutlich das Messergebnis verfälschen.
Die Zeitbasis ist auf 5 µsec pro Kästchen eingestellt.

Andreas

Ergänzender Versuch!

Alles wie zuvor, jedoch Schalter in Stellung Rechteck.
Das heißt, R18 hängt jetzt so gesehen in der Luft.
Am Signal ändert sich, abgesehen von der Amplitude, nichts.
Die Rundung bleibt, das Zackerl auch.
Jetzt wird langsam das Diodennetzwerk für den Sinus interessant!

Andreas

Es wäre schön gewesen...

Das Diodennetzwerk für Sinus entpuppte sich nicht als Übeltäter.
Wäre naheliegend gewesen, da ja bei der letzten Messung R18 in der Luft.
Vorhin lötete ich R16 einseitig hoch, um es vom Signal zu trennen.

Messungen 10 kHz wie zuvor beschrieben.
Das erste Oszillogramm stammt vom Messpunkt x nach R18.
Zackerl klein aber vorhanden, Dreieck brauchbar spitz.
Jumper nicht gesetzt, also auch R18 in der Luft.

Das zweite Oszillogramm ist interessant!
Das nahm ich am Ausgang ab, man sieht deutlich Zackerl.
Zwecks Größenvergleich änderte ich an der Y-Einstellung nichts.
Y gleich 0,1 V pro Kästchen mit Tastkopf 1:10, also 1 V pro Kästchen.
Beim Signalformumschalter war der Jumper nicht gesetzt, also offen.
Somit darf eigentlich kein Signal am Ausgang anliegen.
Ich legte anschließend den Signalumschalter, der an C1 geht, auf GND.
An der Amplitude änderte sich kaum was, Zackerl deutlich vorhanden.
Ich nahm sowohl Masse Ausgang als auch GNDint, kein Unterschied.

Andreas

Neue Sauerei gefunden!

Da weiß ich noch nicht, ob diese der Übeltäter ist.
Spike beim NE555 am Ausgang Q, Pin 3.
Das Bild ist brauchbar scharf, jedoch Helligkeit merklich aufgedreht.
Um Fragen vorzubeugen, der Tastkopf 1:10 ist abgeglichen.

Andreas

Scharfe Sache beim Dreieck!

Messanordnung wie gestern, 10 kHz, R16 noch nicht wieder eingelötet.
Alle Oszillogramme am Ausgang abgenommen, nicht irgendwo in der Schaltung.
Hinter R4, vor dem Signalumschalter, schloss ich 100 pF gegen Masse an.
Man kann beide Massen nehmen, egal ob GNDint oder Masse Ausgang.
Keine Sorge, ich trank weder Schnaps, noch rauchte ich seltsame Sachen!
Offensichtlich kommt das Zackerl über Kopplung zwischen Leiterbahnen zustande.
Mit 100 pF ist das Zackerl brauchbar weg und das Dreieck erfreulich spitz.
Mehr kann man mit TL084 nicht erwarten, Grenzfrequenz etwa 3 MHz.

Einen Haken hat die Modifikation mit 100 pF, sieht man in den Oszillogrammen.
Beim Rechtecksignal verliert man deutlich Steilheit in den Flanken.
Abhilfe, man schaltet den Kondensator 100 pF nur in Stellung Dreieck hinzu!

drei10k+100p.jpg
Wie beschrieben, nach R4 100 pF gegen Masse, Spitzen Dreieck scharf.

recht10k+100p.jpg
Das Rechteck wird mit den zusätzlichen 100 pF abgerundet.

drei10k-c.jpg
Ohne Kondensator 100 pF ist das Zackerl deutlich vorhanden.

recht10k-c.jpg
Die Flanken beim Rechteck sind natürlich ohne 100 pF wesentlich steiler.


Andreas

Mehr zum Dreieck!

Anbei vier Oszillogramme, 25 kHz, 2,5 kHz, 250 Hz und 25 Hz.
Der Keramikkondensator 100 pF ist wie zuvor angeschlossen.
Bei 25 Hz sieht es schon merklich nach e-Funktion aus.

Bevor ich die Idee mit 100 pF von R4 nach GND veröffentlichte, hatte ich noch eine andere Idee.
Lagermäßig habe ich 555er von verschiedenen Herstellern.
Da probierte ich von 4 Herstellern welche durch, ob sich was ändert.
Etwas Änderungen gab es, jedoch nicht signifikant, Zackerl war immer da.
Leider habe ich nicht die CMOS-Version vom 555er vorrätig.
Irgendwann werde ich die bestellen und ausprobieren.
Möglicherweise wird es dann zumindest besser beim Schwinger, Spike.
Auch erhoffe ich mir von der CMOS-Version ein steileres Rechteck.

Andreas

Kleine Anmerkung 2,5 kHz

Bei den Bildern zuvor ist das Dreieck 2500 Hz in den Spitzen etwas gerundet.
Offensichtlich macht es einen Unterschied, in welcher Position der Frequenzwahlschalter steht.
Beim Bild zuvor stand er in Stellung M, bei dem hier angehängten Oszillogramm in Stellung H.
Messung auch wieder mit Keramikkondensator 100 pF wie zuvor.

Andreas

Reinhard, den Gedanken hatte ich zuvor auch!

Ich kontrollierte die Sache, Eingang 1 MΩ und Stellung DC.
Die e-Funktion bleibt.

Andreas

Oberwellen fischen!

Wie zuvor schon beschrieben, kann man sich das Dreieck aus lauter Sinusfunktionen bauen.
Das ist nicht nur eine Vorstellung, mathematische Spielerei, geht auch in der Praxis.
Das geht natürlich auch andersherum, aus dem Dreieck Sinusschwingungen extrahieren.
Von den letzten Messungen hatte ich ja noch das Filter 10 kHz.
Man schaue sich die beiden angehängten Oszillogramme an.
Im ersten ist die Frequenz Dreieck auf 3333 Hz eingestellt, dritte Harmonische 10 kHz.
Beim zweiten fünfte Harmonische, also Frequenz 2 kHz.
Die Oberwellen sind nicht maßstabsgetreu auf dem Bildschirm, da deren Pegel stark abfallend.

Die Geschichte mit den Oberwellen kann man technisch nutzen, macht es auch.
Nehmen wir an, wir wollen eine Spule für ein Schaltnetzteil 60 oder 100 kHz ausmessen.
Das geht mit dem Bausatz, man stellt die Frequenz (Grundschwingung) auf 1/3 oder 1/5 ein.
Mit einem Oszi sieht man dann die Punkte, wann das jeweilige Maximum erreicht ist.

In der Praxis nimmt man normalerweise ein Rechteck, weil dann die Pegel langsamer abfallen.
Auch lässt sich in der Praxis ein Rechteck viel leichter formen.
Im einfachsten Fall nimmt man einen hinreichend schnellen Verstärker und übersteuert ihn.
Häufig sind auch Logikgatter als Verstärker, z.B. schnelle 74er geeignet.
Bei Hochfrequenz nimmt man gern Dioden, die man schnell in die Sättigung bringt.
Nehmen wir an, wir wollen einen ganz einfachen Generator 100 MHz aufbauen.
Damit kann man ein UKW-Radio (Skala) auf etwa Bandmitte abgleichen, 100 MHz.
Man nehme einen gängigen Quarz 20 MHz und baue damit einen (Sinus)Oszillator auf.
Das Signal entsprechend verstärken, bis ordentlich Oberwellen kommen.
Dann mit einem Filter die in dem Fall fünfte Harmonische herausfischen.

Andreas

Darf es für UKW auch 96 MHz sein?

Gerade stöberte ich mal wieder bei den Sonderposten Pollin:
pollin.de/p/quarzoszillator-32-000-mhz-230035
Das wird ein TTL-Schwinger sein, der am Ausgang mehr oder minder Rechteck liefert.
Dreimal 32 MHz gleich 96 MHz, also dritte Harmonische.
Bei einfachen Schaltungen zu Probierzwecken nehme ich gern Steckboards oder Punktraster.
Normalerweise sollte man das nicht bei ernsthaft HF machen, strahlt ab.
Bei einem UKW-Radio in der Nähe wird man die ungewollte Abstrahlung merken.

Gut abgeschirmt mit Filter kann man damit einen einfachen Testoszillator realisieren.
Man nimmt ein Bandfilter 96 MHz und speist dann über Antennenkabel ein.
Bei so einem Pegel muss man deutlich abschwächen, sonst ernsthaft zu hoch für Radio.

Andreas

Kühlkörper für den Bausatz, Endstufentransistor?

Benutzt man den Funktionsgenerator gelegentlich für wenige Minuten, geht es auch ohne.
Der Endstufentransistor T3 produziert etwa 0,5 Watt Verlustleistung in der Schaltung.
Exakt gemessen habe ich nicht, ohne Kühlkörper wird T3 gut 50 °C warm.
Man kann ihn gerade noch anpacken, wird aber bald unangenehm.

Im Bild sieht man am BD137 einen kleinen einfachen Fingerkühlkörper mit 25 K/W.
Bei 0,5 Watt beträgt somit die Temperaturdifferenz Kühlkörper zu Umgebung 12,5 °C.
Das passt, man kann jetzt auch länger anpacken, ohne daß es ernsthaft unangenehm wird.

Für den Bausatz kaufte ich letztens ein kleines günstiges Kunststoffgehäuse bei Pollin:
pollin.de/p/donau-elektronik-k…ehaeuse-kgb13-gelb-460283
Link anklicken, Pollin hat das Gehäuse in mehreren Farben, alle aktuell für 2,99 Euro.
Ich werde die Platine so einbauen, daß sich der Kühlkörper möglichst nahe an den Lüftungsschlitzen des Gehäuses befindet, um unnötigen Wärmestau zu vermeiden.

Andreas

Einbau in Gehäuse

Hier Bilder vom Gehäuse, das im Link des letzten Beitrags für 2,99 Euro bei Pollin.
Es handelt sich um ein recht gut verarbeitetes Gehäuse, reversible Einschnapptechnik, Rastnasen.
Beide Halbschalen sind identisch, die schwarzen Kunststoffteile für Vorder- und Rückseite auch.

Die vorgesehenen Platinenhalter des Gehäuses kann man in dem Fall leider nicht nutzen.
Deshalb nahm ich handelsübliche Distanzhülsen für Schrauben M3 und 10 mm Länge.
Mit Absicht ist die Platine recht weit hinten und an der Seite montiert.
Somit habe ich an der Vorderseite mehr Platz, da müssen ja noch Potis, etc. hin.
Auch traf ich so recht gut mit dem Kühlkörper die Kühlschlitze der oberen Halbschale.

Auf der Rückseite ist eine Buchse für Hohlstecker 5,5/2,1 mm montiert.
Der Bausatz ist ja für 12 V DC ausgelegt, viele übliche Steckernetzteile haben solche Stecker.
Wie man sieht, ist es eine Buchse mit Gewinde und Mutter.
Kleine "Marotte" von mir, das Loch für die Buchse bohrte ich mit etwas weniger Durchmesser.
Man muss dann die Buchse mit zarter Gewalt in den Kunststoff drehen.
Anschließend natürlich Mutter mit Scheibchen festziehen, wie vom Hersteller vorgesehen.
Vorteil, es ist recht unwahrscheinlich, daß sich die Buchse bei häufigerer Benutzung lockert.
Alter und bewährter Indianertrick von mir!

Andreas

Überlegungen zur Frontplatte, Bedienteil

Man schaue sich zuerst die Bilder an.
Die Potis und vermutlich auch die Schalter werde ich auf eine Platine setzen.
Prinzipiell kann man statt der Frontplatte auch eine Platine einbauen.
Schöner ist es natürlich mit der schwarzen Kunststoffplatte.
Die Platine kann man einfach mit Distanzhülsen mit der Frontplatte verschrauben.
Im zweiten Bild sieht man gut meine Idee, so etwa 1 cm Abstand zwischen Frontlatte und Platine.

Im erste Bild Entwurf, Maß nehmen, Potis ALPS und Trimmpotis PIHER.
Trimmpotis sind eigentlich nicht für Dauergebrauch gedacht, eher für gelegentlichen Gebrauch.
Nutzt man den Funktionsgenerator nur gelegentlich, reichen auch Trimmpotis.
Von PIHER gibt es Steckachsen in verschiedenen Längen, ein- bis zweistellige Centartikel.
Die Steckachsen mit Riffelung sieht man im Bild, man steckt sie einfach nur ins Trimmpoti.
Deren Achsdurchmesser beträgt übliche 6 mm, nicht 6,35 mm, falls man zusätzlich Knöpfe plant.
Die beiden Potis mit Halbmondachsen von ALPS haben auch 6 mm.

Andreas

555 Standard versus Version CMOS

Die Tage trafen die bei Segor bestellten Bauteile ein.
Ich bestellte auch TLC555 von TI, die CMOS-Version des 555.

NE555 von ST
Betriebsspannung 4,5 bis 18 Volt
Frequenz max. 500 kHz
Ausgang bis 200 mA
Betriebsstrom bei 5 V: 3 mA

TLC555 von Texas Instruments
Betriebsspannung 2 bis 15 Volt
Frequenz max 2,1 MHz
Ausgang 150/15 mA (Senke/Quelle)
Betriebsstrom 0,36 mA

Beide Typen haben ihre Vor- und Nachteile.
Die CMOS-Variante ist ca. viermal schneller.
Besser für Batterieanwendungen geeignet, weniger Strom und niedrigere Betriebsspannung.
Die Kosten sind hoch, ich bezahlte aktuell gut 1 Euro.
Die Standardvariante ist deutlich günstiger und der mögliche Ausgangsstrom ist höher.
Nebenbei, beide Versionen sind pinkompatibel, lassen sich gegeneinander tauschen.

Mich reizte die Version CMOS, weil sie eine höhere Geschwindigkeit verspricht.
Dem ist auch so, beim Rechteck werden die Flanken etwas steiler.
Hier Bildchen Standard aus einem Beitrag zuvor:



Im Anhang das Bild mit TLC555CP.
Zur besseren Vergleichbarkeit wählte ich die Einstellungen beim Oszi möglichst identisch.
Spaßeshalber schaute ich mir auch Dreieck an, das Zackerl ist auch dort vorhanden.
Schaltung ohne Zusätze wie LEDs für Sinus oder 100 pF für Dreieck, Frequenz 10 kHz.

Andreas