Analisi esercizio e progetto multivibratore

[luigi2000]

Rettifico quanto scritto a proposito della costante di tempo che accompagna il transitorio di carica del condensatore durante lo stato instabile. Scrivevo:

dove la costante di tempo vale:

In realtà il diodo D2 non consente la circolazione della corrente in R' e, pertanto, la corretta costante di tempo è:



Scusate.

[luigi2000]

Piccolo problema a proposito del dimensionamento di R3. Il ruolo di questo resistore, se ho ben compreso, dovrebbe essere quello di assicurare che il punto di lavoro dello zener sia oltre il ginocchio.
Quindi, se indico con Izk la corrente di ginocchio, deve essere:



Ora, consultando il data sheet del diodo zener che avrei individuato, 1N4731A (che ha una tensione di zener di 4.3 V), non riesco a trovare la Izk.

Allego l'immagine per maggior chiarezza di chi legge.

Credo sia la "Test Current" ma il valore, 58 mA, mi sembra un po' altino. Oppure dovrei considerare la colonna "Max. Zener Impedance" e, in quel caso, avrei 1 mA. Insomma, poche idee e confuse.

Grazie per l'aiuto.

[MarcoD]

É la Izk di 1 mA .
Tieni un poco di margine: calcola per Iminima 2mA.

[luigi2000]

Grazie Marco, allora procedo così.

[luigi2000]

Finalmente ecco lo schema, realizzato con Multisim.

Ho usato:
- due A.O. 741 con alimentazione duale a +/- 15 V;
- due diodi zener (1N4731A) per la limitazione della tensione all'uscita del monostabile a +/- 5 V;
- tre diodi al silicio 1N4149;
- vari resistori e condensatori così come descritti nei post precedenti.

All'ingresso ho posto un segnale impulsivo di ampiezza 5 V, frequenza 2 kHz (in accordo con la frequenza richiesta per la forma d'onda all'uscita del monostabile), duty cycle del 90% e offset di -5 V. In questo modo, all'ingresso del derivatore Ca-Ra, invio impulsi negativi di ampiezza pari a 10 volt e durata 50 microsecondi.

fig6.png (14.8 KiB) Osservato 346 volte

Mediante l'oscilloscopio a due canali visualizzo il segnale di comando (traccia rossa) e quello all'uscita dell'intero sistema (traccia nera).

Ho alcune domande da porre ma, prima, attendo un feedback (quando possibile, ovviamente).

[MarcoD]

Pare funzionare, hai usato un impulso di 50 us
ma per verificare che funziona bene (l'uscita sia sempre lunga circa 100 us), simula anche
per un impulso più breve ( 25 us)
e uno più lungo (100 us)

Per le scale verticali, usa per entrambi i canali 5 V/divisione, se no la comprensione è difficoltosa.

Per la scala orizzontale passa alla scala di 50 us/divisione: Non interessa vedere due transitori identici.

Sarebbe didattico ed interessante visualizzare anche l'andamento dell'ingresso invertente di U1
Con microcap, mi pare che sia possibile visualizzare più di due tracce contemporaneamente.

Al posto dell'uscita di U2, visualizza la tensione nel nodo fra R3 e Dz2

Puoi simulare altri operazionali al posto del 741 ? sono vecchi e molto lenti.
magari un 709 vecchio ma veloce, o un LM358 ?

Poi inserisci il tutto nel circuito completo del convertitore tensione Vk > frequenza impulsi ?
Tutto il circuito mi pare inutilmente complicato, ma se è un esercizio richiesto ti devi adeguare.

[luigi2000]

Tutte domande che fanno pensare, quindi interessanti.
Ad esempio, alla questione della lentezza avevo pensato anch'io. Notavo, infatti, che sia la commutazione negativa, che quella positiva, avvenivano con tempi circa uguali a 50 us: tempi che mi sembrano eccessivi.

Ora è tardi. Domani ci rifletto ancor meglio e posto qualche ulteriore simulazione. Magari con gli A.O. che mi hai suggerito.

Grazie molte Marco, davvero.

[luigi2000]

Questi giorni un po' a rilento: troppa cioccolata!

Comunque, qualche ragionamento l'ho fatto. Per prima cosa ho sotituito l'A.O. con un AD711KN. Quelli suggeriti da MarcoD, purtroppo, non erano presenti nella lista degli operazionali disponibili. Questo circuito veniva presentato come:

Precision, Low Cost, High Speed, BiFET Op Amp

e sicuramente un miglioramento vi è stato. Allego l'immagine dell'oscilloscopio.

La commutazione negativa (da livello alto a livello basso) avviene in un tempo circa uguale a 1,2 microsecondi. Mentre prima ne erano necessari quasi 50!!!
Anche il tempo necessario per il ripristino, in corrispondenza della commutazione positiva, è sceso a circa 8 us.

Ho anche provato a fare una misura della corrente assorbita dagli alimentatori come mostra la figura successiva (complessivamente circa 25 mA).

Ma naturalmente, in assoluto, ha poco senso. Magari la si può utilizzare per un confronto con soluzioni successive che hanno soprattutto lo scopo di migliorare il consumo di potenza.

[luigi2000]

Ho aggiunto anche il suggerimento a proposito di modificare la scala dei tempi. Ecco l'immagine dell'oscilloscopio.

[luigi2000]

La tensione sul nodo che separa R3 da Dz2 è quella riportata nell'immagine successiva (traccia nera, channel B).

La questione curiosa, come ho evidenziato con un ovale rosso, è che tale tensione:
a. non è simmetrica nelle fasi di saturazione positiva e negativa dell'A.O.;
b. non arriva a 5 volt come invece mi attendevo, avendo scelto un diodo zener al silicio con tensione di breakdown di 4,3 volt.

Non saprei.