Generator de semnal triunghiular

[Vizitator Aemilius]

Salut.

In schema din atasament este reprezentat un generator de semnal triunghiular, acesta fiind integrat intr-o schema mai mare.

In legatura cu componenta aflata in chenarul rosu (U2 - LM741) : este vorba de un convertor tensiune-curent. Am cateva nelamuriri daca poate sa ma ajute careva :

1. Tranzistorul Q6 (BC107) are rol de amplificare in curent ??? Ma gandesc ca doar asta poate sa fie, si astfel protejeaza si integratul LM741. Sau are alt rol ???

2. Dioda D3 (1N4007) are rolul de a preveni curentii negativi ce ar putea aparea in baza tranzistorului Q6 (BC107) ???

3. Nu prea inteleg cum se face conversia tensiune-curent... Stiu ca impedanta de intrare a amplificatorului operational (in cazul meu LM741) este practic infinita, deci la intrare avem doar tensiunea diferentiala dintre cele doua borne de intrare (cea pozitiva pe care se aplica o tensiune de intrare, fata de cea negativa, pe care avem reactia). Daca nu ma insel, conversia tensiune-curent tine si de configuratia buclei de reactie (R2 - 2k2 --> jonctiunea baza-emitor a Q6 - BC107 --> R6 - 100 Ohmi) ???

4. Care este rolul rezistorului R5 - 2k2 (din afara chenarului) ??? Acolo apare ceva prescriere in curent ???

Ma poate lamuri careva ???

[Liviu M]

Q7 si Q8 formeaza o oglinda de curent; curentul oglindit e atat de "bun" pecat de buna e referinta lui.741+Q6+R5+R6 formeaza acea referinta.Ca sa te prinzi cum functioneaza, imagineaza-ti ce se intampla in nodul dintre emitorul lui Q6, R5 si R6 (o sa-i zic nodul 1) cand variaza curentul prin Q6.Sa presupunem ca, din diverse motive (de ex. variatii de temperatura) curentul ICQ6 creste => curentul prin R5 creste => tensiunea pe R5 (potentialul nodului 1) creste => curentul in intrarea "-" a 741 se modifica; nu stiu exact cum functioneaza 741, asa ca nu-ti zic sensul, presupun doar ca in asa fel incat iesirea lui 741 sa scada. Scade iesirea lui 741, scade curentul in baza lui Q6, scade curentul ICQ6 => ai "reglat" curentul oglinzii.Cu intrarea pozitiva a 741 stabilesti doar nivelul curentului prin oglinda (cred).PS Sper ca n-am batut prea tare campii; daca totusi da , nu dati, injurati doar

[vsurducan]

1. Tranzistorul Q6 (BC107) are rol de amplificare in curent ??? Ma gandesc ca doar asta poate sa fie, si astfel protejeaza si integratul LM741. Sau are alt rol ???

 

Q6 face parte integranta din generatorul de curent constant fiind elementul de generare pentru oglinda de curent Q8-Q7

 

Cum merge generatorul de curent constant: fie curentul prin emitorul lui Q6 crescator datorita unei perturbatii termice (exemplu), caderea de tensiune pe R5 creste, creste tensiune pe intrarea inversoare asta inseamna ca scade la iesirea amplificatorului U2 (pentru ca exista bucla de reactie negativa prin R2, baza-emitor Q6 si R6) si deci Q6 tinde spre blocare, asadar cresterea de curent prin el este compensata si se revine la valoarea initiala. In mod analog presupui scaderea curentului prin Q6 si analizezi ce se intampla.

 

2. Dioda D3 (1N4007) are rolul de a preveni curentii negativi ce ar putea aparea in baza tranzistorului Q6 (BC107) ???

 

D3 limiteaza tensiunea la maxim -0.7V in baza lui Q6 in situatia in care se intrerupe bucla de reactie negativa si iesirea U2 poate zburda linistit pana la -12.5V

 

3. Nu prea inteleg cum se face conversia tensiune-curent...

Tensiunea pe intrarea neinversoare se regaseste pe intrarea inversoare (datorita reactiei negative). Aplici teoreme lui Kirchhoff pe ochiul : bucata de potentiometru intre 2 si 3, R12, R6 si R5. R6 se poate considera 0.

4. Care este rolul rezistorului R5 - 2k2 (din afara chenarului) ??? Acolo apare ceva prescriere in curent ???

 

R5 este elementul de sesizare al curentului, pe ea cade o tensiune proportionala cu curentul generat.

Ma poate lamuri careva ???

Cuvantul magic este "va rog", daca mai vrei altadata raspuns...

[Vizitator Aemilius]

Cuvantul magic este "va rog", daca mai vrei altadata raspuns...

Scuze... daca poate sa ma lamureasca careva, va rog...

[Vizitator Aemilius]

 

1. Tranzistorul Q6 (BC107) are rol de amplificare in curent ??? Ma gandesc ca doar asta poate sa fie, si astfel protejeaza si integratul LM741. Sau are alt rol ???

 

Q6 face parte integranta din generatorul de curent constant fiind elementul de generare pentru oglinda de curent Q8-Q7

 

Cum merge generatorul de curent constant: fie curentul prin emitorul lui Q6 crescator datorita unei perturbatii termice (exemplu), caderea de tensiune pe R5 creste, creste tensiune pe intrarea inversoare asta inseamna ca scade la iesirea amplificatorului U2 (pentru ca exista bucla de reactie negativa prin R2, baza-emitor Q6 si R6) si deci Q6 tinde spre blocare, asadar cresterea de curent prin el este compensata si se revine la valoarea initiala. In mod analog presupui scaderea curentului prin Q6 si analizezi ce se intampla.

 

2. Dioda D3 (1N4007) are rolul de a preveni curentii negativi ce ar putea aparea in baza tranzistorului Q6 (BC107) ???

 

D3 limiteaza tensiunea la maxim -0.7V in baza lui Q6 in situatia in care se intrerupe bucla de reactie negativa si iesirea U2 poate zburda linistit pana la -12.5V

 

3. Nu prea inteleg cum se face conversia tensiune-curent...

Tensiunea pe intrarea neinversoare se regaseste pe intrarea inversoare (datorita reactiei negative). Aplici teoreme lui kircoff pe ochiul : bucata de potentiometru intre 2 si 3, R12, R6 si R5. R6 se poate considera 0.

4. Care este rolul rezistorului R5 - 2k2 (din afara chenarului) ??? Acolo apare ceva prescriere in curent ???

 

R5 este elementul de sesizare al curentului, pe ea cade o tensiune proportionala cu curentul generat.

Ma poate lamuri careva ???

Cuvantul magic este "va rog", daca mai vrei altadata raspuns...

Multumesc mult pentru lamuriri.

[Liviu M]

3.Tensiunea pe intrarea neinversoare se regaseste pe intrarea inversoare (datorita reactiei negative).

Te rog, poti detalia partea cu reactia negativa?

[Vizitator Aemilius]

1. Tranzistorul Q6 (BC107) are rol de amplificare in curent ??? Ma gandesc ca doar asta poate sa fie, si astfel protejeaza si integratul LM741. Sau are alt rol ???

 

Q6 face parte integranta din generatorul de curent constant fiind elementul de generare pentru oglinda de curent Q8-Q7

Cum merge generatorul de curent constant: fie curentul prin emitorul lui Q6 crescator datorita unei perturbatii termice (exemplu), caderea de tensiune pe R5 creste, creste tensiune pe intrarea inversoare asta inseamna ca scade la iesirea amplificatorului U2 (pentru ca exista bucla de reactie negativa prin R2, baza-emitor Q6 si R6) si deci Q6 tinde spre blocare, asadar cresterea de curent prin el este compensata si se revine la valoarea initiala. In mod analog presupui scaderea curentului prin Q6 si analizezi ce se intampla.

Presupun scaderea curentului prin Q6 => scaderea caderii de tensiune pe R5 => scaderea tensiunii pe intrarea inversoare => cresterea tensiunii la iesirea U2 => Q6 merge spre saturatie => curentul colector-emitor a Q6 creste => compensare.

Corecteaza-ma te rog daca am gresit.

 

2. Dioda D3 (1N4007) are rolul de a preveni curentii negativi ce ar putea aparea in baza tranzistorului Q6 (BC107) ???

 

D3 limiteaza tensiunea la maxim -0.7V in baza lui Q6 in situatia in care se intrerupe bucla de reactie negativa si iesirea U2 poate zburda linistit pana la -12.5V

In cazul in care se intrerupe brusc bucla de reactie => tensiunea pe intrarea inversoare = 0 => creste brusc tensiunea la iesirea U2. Acest lucru poate duce la distrugerea jonctiunii baza-emitor a Q6, deoarece aceasta nu poate depasi valoarea de -6V data in catalog. Dar de ce saltul este pana la -12,5V? De ce nu pana la -15V, egala cu tensiunea de alimentare a amplificatorului operational? Poti sa ma lamuresti si aici te rog?

 

3. Nu prea inteleg cum se face conversia tensiune-curent...

 

[Tensiunea pe intrarea neinversoare se regaseste pe intrarea inversoare (datorita reactiei negative). Aplici teoreme lui Kirchhoff pe ochiul : bucata de potentiometru intre 2 si 3, R12, R6 si R5. R6 se poate considera 0.

In atasament am pus un mic desen.

Teorema I : (N1) I1 = I0 + I4 ; (N2) I2 = I3 + I4

Teorema a II-a : 0 = - R12*I5 + Pot*I0 - R6*I4 + R5*I3

Scuzele de rigoare, am impresia ca am scris numai baliverne...

Poti sa ma ajuti si aici te rog?

 

4. Care este rolul rezistorului R5 - 2k2 (din afara chenarului) ??? Acolo apare ceva prescriere in curent ???

 

R5 este elementul de sesizare al curentului, pe ea cade o tensiune proportionala cu curentul generat.

[EmyRulz]

Tranzistorul Q6 face de fapt conversia efectiva tensiune-curent si asta pt ca un tranzistor, pe langa faptul ca amplifica in curent, fundamental el este o sursa de curent(curentul de colector) comandata in tesniune(tensiunea Vbe), adica exact ce avem nevoie aici. Problema e ca un tranzistor simplu nu face o treaba f buna, pentru ca impedanta lui in colector e mare dar nu suficient de mare, tensiunea Vbe are o puternica dependenta de temperatura, caracteristica de transfer este exponentiala(nu liniara) etc. Pentru a rezolva problema partial, se adauga acel rezistor de degenerare(R5) care liniarizeaza mult caracteristica(re = vt/I care e mult mai mica decat R5) si asta pt ca avem reactie negativa!. Totusi, noi dorim o referinta de curent constant care sa rejecteze perturbatiile si sa urmareasca o referinta, si atunci apelam la o bucla de reglare. Si aici intervine amplificatorul operational care are intrare diferentiala. Reactia negativa este tot de tip serie, ca in cazul degenerarii. Ce se intampla este ca ampliful diferential amplifica diferenta de tensiune dintre borna neinversoare si ce inversoare(adica semnalul de eroare) care este cu atat mai mic cu cat amplificarea este mai mare si genereaza la iesire o tensiune de comada in baza lui Q6 astfel incat sa mentina constant curentul sau de emitor. Nu trebuie sa te complici cu Kirchoff, pt ca, curentul prin R6 este infim si poate fi neglijat, de asemenera si tesnsiunea de eroare dintre + si -. Deci I = Vref/R5. Cu aceasta, am reusit sa diminiuam f mult neliniaritatile lui Q6, totusi, una din ele ramane! si anume variatia lui beta a curentului de baza si asta pt ca noi reglam curentul de emitor dar il folosim pe cel de colector care este egal cu IE-Ib(deci nu asiguram o urmarire fildela a referintei si avem eroare aditiva la iesire). E adevarat ca pt curenti mici de emitor, unde folosim trz de semanl mic, beta este suficient de mare incat sa nu ne deranjeze.

[Vizitator Aemilius]

Tranzistorul Q6 face de fapt conversia efectiva tensiune-curent si asta pt ca un tranzistor, pe langa faptul ca amplifica in curent, fundamental el este o sursa de curent(curentul de colector) comandata in tesniune(tensiunea Vbe), adica exact ce avem nevoie aici. Problema e ca un tranzistor simplu nu face o treaba f buna, pentru ca impedanta lui in colector e mare dar nu suficient de mare, tensiunea Vbe are o puternica dependenta de temperatura, caracteristica de transfer este exponentiala(nu liniara) etc. Pentru a rezolva problema partial, se adauga acel rezistor de degenerare(R5) care liniarizeaza mult caracteristica(re = vt/I care e mult mai mica decat R5) si asta pt ca avem reactie negativa!. Totusi, noi dorim o referinta de curent constant care sa rejecteze perturbatiile si sa urmareasca o referinta, si atunci apelam la o bucla de reglare. Si aici intervine amplificatorul operational care are intrare diferentiala. Reactia negativa este tot de tip serie, ca in cazul degenerarii. Ce se intampla este ca ampliful diferential amplifica diferenta de tensiune dintre borna neinversoare si ce inversoare(adica semnalul de eroare) care este cu atat mai mic cu cat amplificarea este mai mare si genereaza la iesire o tensiune de comada in baza lui Q6 astfel incat sa mentina constant curentul sau de emitor. Nu trebuie sa te complici cu Kirchoff, pt ca, curentul prin R6 este infim si poate fi neglijat, de asemenera si tesnsiunea de eroare dintre + si -. Deci I = Vref/R5. Cu aceasta, am reusit sa diminiuam f mult neliniaritatile lui Q6, totusi, una din ele ramane! si anume variatia lui beta a curentului de baza si asta pt ca noi reglam curentul de emitor dar il folosim pe cel de colector care este egal cu IE-Ib(deci nu asiguram o urmarire fildela a referintei si avem eroare aditiva la iesire). E adevarat ca pt curenti mici de emitor, unde folosim trz de semanl mic, beta este suficient de mare incat sa nu ne deranjeze.

Multumesc mult pentru lamuriri.

[Vizitator Aemilius]

Puteti va rog sa-mi explicati putin functionarea oglinzilor de curent Q8 - Q7, respectiv Q1 - Q2, rolul diodelor D4 si D5 si cum se realizeaza incarcarea si descarcarea condensatorulul C9 ???Multumesc.

[EmyRulz]

Oglinda Q7-Q8 este triviala. Pentru a intelege cum functioneaza(in linii mari), intai neglijeaza curentii de baza ai tranz Q7 si Q8. Se observa ca Q7 este legat ca o dioda, pt ca jonctiunea B-C este scurtcircuitata si ramane doar cea B-E. Din moment ce neglijam curentul de baza avem Ic Q7 = Ie Q7. Analizand bucla formata din R3, R4, Vbe Q7 si Vbe Q8 avem ca Vbe q7 + Ie q7*R3 = Vbe Q8 + IeQ8*R4. Cum ideal tranzistorii Q7 si Q8 sunt identici(in realitate nu e cazul, dar de aceea avem rez R3 si R4) atunci Vbe Q7 = Vbe Q8 de unde rezulta imediat ca Ie Q7 = Ie Q8. Deci curentul prin Q7 s-a "oglindit" in Q8. Acum, oglinda formata din Q1 si Q2 + dioda D5 realizeaza, impreuna cu sursa de curent reprezentata de Q8 o sursa de curent bidirectionala. Pentru a intelege functionarea, trebuie stiut modul in care lucreaza 555 si anume el pune pe low(adica la masa) pinul discharge atunci cand tensuinea pe pinul threashold a ajuns la 2/3 Vcc si il pune pe high cand a ajuns 1/3 din Vcc. Noi vrem o tenisune triunghiulara, deci dorim sa incarcam condesatorul cu un curent constant(pt ca el il va integra intro rampa de tensiune cu panta pozitiva) si sa il descarcam tot cu un curent constant(care va da o rampa cu panta negativa de tensiune). Initial presupunem ca tenisunea pe pinul threashold este <0V. In acest caz 555 e pe trigger si incepe incarcarea condului din sursa noastra de curent, adica colectorul lui Q8 si curentul trece prin dioda D5 care este polarizata direct, oglinda Q1-Q2 nu face nimic. Cand tensiunea ajunge la 2/3 Vcc adica aprox 4V in cazul nostru, pinul dischage se pune la masa. In momentul asta, oglinda Q1-Q2 intra in actiune. Dioda D5 se va bloca(Pe anod vom avea Vbe Q1 + VD4 apox 1.4 V si pe catod 2/3Vcc aprox 4V) iar curentul din sursa noastra de curent(Q8) va fi "oglindit" Q2. Acest curent descarca condul, pt ca trage curentul spre masa(e un "current sink") iar tensiunea pe borna condului conectat la pinul threashold este appx 4 V. El se descarca pana la 1/3*Vcc adica aprox 2V si ciclul se repeta.Legat de dioda D4, ea nu pare a fi esentiala in functionare, de fapt circuitul poate functiona f bine si fara ea, asta din ce imi dau eu seama.Sper ca am fost cat de cat coerent si s-a inteles ceva din explicatie.PS. Daca raspunzi la postul imediat anterior, nu e nevoie sa dai quote.... in felul asta discutie e mai lizibila.

[Vizitator Aemilius]

Multumesc mult pentru explicatii. In sfarst am inteles cum functioneaza o oglinda de curent. Multumesc si pentru explicatiile legate de integratul 555... O sa fac si niste simulari cu acesta in OrCAD. :)Acuma am inteles in mare parte cum functioneaza intreaga schema. U3 probabil functioneaza analog cu U2, doar ca dioda D1 are rolul de a opri eventualii curenti negativi ce pot aparea in baza tranzistorului Q3? Bine zic?Pe bucla de reactie negativa a U3, ce rol are R7 in paralel cu C7? Ceva eventuali paraziti?Poti sa ma lamuresti te rog care este rolul blocurilor din chenarul rosu, si cum functioneaza in mare?

[EmyRulz]

Blocurile respective sunt niste stabilizatoare serie de tensiune. Dioda zener stabileste o tenisune in baza tranz si in emitor vom avea Vz +/- Vbe(depinde daca tranz e npn sau pnp).Acum legat de cel de-al doilea integrat, la o privire mai atenta, mi se pare cam suspecta treaba. Adica pe intrarea inversoare tensiunea este intre 2-4V. Asta inseamna ca pe rez R9 de 1k avem 17-19 V deci 17-19 mA, daca calculam caderea pe rez de R8 de 4.7k vedem imediat ca ceva nu e ok. Mai degraba R9 e conectata la masa. Si legat de condul ala in paralel, in configuratia actuala nu face mai nimic pentru ca nu avem diferenta de potential intre bornele lui, iar rez de 100k e cam mare.De asemenea eu stau si ma gandesc, la ce aveau nevoie de -6V? functioneaza f bine si conectat la masa in punctul respectiv dupa mine, dar poate ma insel, ar fi bine sa postezi toata schema, asa unele lucruri mi se par cam inutile pe acolo.

[Vizitator Aemilius]

Blocurile respective sunt niste stabilizatoare serie de tensiune. Dioda zener stabileste o tenisune in baza tranz si in emitor vom avea Vz +/- Vbe(depinde daca tranz e npn sau pnp).Acum legat de cel de-al doilea integrat, la o privire mai atenta, mi se pare cam suspecta treaba. Adica pe intrarea inversoare tensiunea este intre 2-4V. Asta inseamna ca pe rez R9 de 1k avem 17-19 V deci 17-19 mA, daca calculam caderea pe rez de R8 de 4.7k vedem imediat ca ceva nu e ok. Mai degraba R9 e conectata la masa. Si legat de condul ala in paralel, in configuratia actuala nu face mai nimic pentru ca nu avem diferenta de potential intre bornele lui, iar rez de 100k e cam mare.De asemenea eu stau si ma gandesc, la ce aveau nevoie de -6V? functioneaza f bine si conectat la masa in punctul respectiv dupa mine, dar poate ma insel, ar fi bine sa postezi toata schema, asa unele lucruri mi se par cam inutile pe acolo.

Din generatorul de semnal triunghiular se ajunge la o parte de forta (prin conectorul J3 - CON2). Cu alte cuvinte R11 - 4k7 (din schema generatorului de semnal triunghiular) se leaga in baza tranzistorului Q3 - BC107 (din schema cu partea de forta).U3 nu are cumva rolul de a amplifica semnalul triunghiular primit pe borna neinversoare ??? Am impresia ca doar il "transmite" mai departe amplificat...

[EmyRulz]

Tocmai ca asta ma mira si pe mine, cum e legat acolo nu amplifica, se comporta tot ca o sursa de curent(un buffer ar fi fost mai logic aici) ba chiar e pus aiurea(cum ziceam R1 ala ar merge mai degraba la masa).Dar daca te uiti si la cealata parte la schema de forta, tot apar nereguli, in primul rand J3 are intro parte 2 pini si in cealalta 4 pini. Mai mult, in prima schema pinul 2 se conececteaza la masa iar in cea de-a doua la +15 V deci scurt pe alimentare.