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Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteSebastian » 1 giu 2009, 16:40

Ciao a tutti,
Dovrei dimensionare questo oscillatore in maniera da ottenere una f0 di oscillazione pari a 30 kHz con una forma d'onda quadra.
Ho visto che è un oscillatore a rilassamento astabile con caratteristica ad S e quando ci sono questi circuiti viene fatta un'analisi casistica della Vd per verificare questa caratteristica. Ma come dimensionare per ottenere tale frequenza di oscillazione richiesta? Nel caso degli oscillatori a ponte di Wien ho visto che si calcolavano le condizioni di Barkhausen ma qua?
Grazie infinite in anticipo, inserisco l'immagine del circuito:

Immagine
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[2] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto Utentedona79 » 1 giu 2009, 18:57

ma sbaglio o R e C van scambiati?
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[3] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 1 giu 2009, 20:53

Sebastian ha scritto:... ho visto che si calcolavano le condizioni di Barkhausen


Chi mi ha chiamato ? ... eccomi qua :mrgreen:

Funziona anche quello di sebastian :!: ... non c'e' nulla di sbagliato :!:

Anche se normalmente si usa una configurazione con il partitore resistivo sul'ingr. non-invertente
e il ramo RC sull'invertente con C a massa :!:
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[4] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteSebastian » 1 giu 2009, 20:57

RenzoDF ha scritto:Chi mi ha chiamato ? ... eccomi qua :mrgreen:

Funziona anche quello di sebastian :!: ... non c'e' nulla di sbagliato :!:


Per fortuna che funziona....A me è stato dato questo!
Saresti in grado di aiutarmi nella domanda che ho posto? Grazie mille!
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[5] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 1 giu 2009, 21:17

Se fosse stato in configurazione tradizionale ... sarebbe più semplice ma nel tuo caso ...non sono sicuro che la relazione tra frequenza e parametri sia ancora quella :-k

Devo fare un paio di conti .... :mrgreen:
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[6] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 1 giu 2009, 22:48

Allora ... supponendo una alimentazione simmetrica +Vcc -Vcc
e chiamanda Vp la tensione del partitore R2 R3

la tensione sul condensatore dovà passare da -(Vcc-Vp) a (Vcc-Vp) con un circuito nel quale agisce la d.d.p. pari a (Vcc+(Vcc-Vp)) e resistenza serie R1 (trascurando la Rout dell OA) sei d'accordo ?

dovremo trovare quanto tempo ci impiega con l'equazione

\left( V_{CC}-V_{P} \right)=-\left( V_{cc}-V_{P} \right)+(2V_{CC}-V_{P})\cdot (1-e^{-\frac{t}{\tau }})

il periodo sarà il doppio del tempo t calcolato e ... se non ho sbagliato qualcosa
e se assumiamo
V_{P}\approx V_{CC}\frac{R_{2}}{R_{2}+R_{3}}
\frac{t}{\tau }=\ln \left( \frac{V_{P}}{2V_{CC}-V_{P}} \right)^{-1}\to T=2t=2R_{1}C\cdot \ln \left( 2\frac{R_{3}}{R_{2}}+1 \right)
e ovviamente
f_{0}=\frac{1}{2R_{1}C\cdot \ln \left( 2\frac{R_{3}}{R_{2}}+1 \right)}

La tua configurazione però NON mi convincie dal punto di vista pratico in quanto, avere un condensatore carico
collegato, da un'uscita in saturazione, ad un morsetto di ingresso, porterebbe probabilmente questo punto a superare i valori limite imposti dall' "Output voltage swing" e porterebbe l'OA a funzionare in zone proibite ... forse anche in modo non simmetrico ... portando, come minimo, a deformazioni dell'onda quadra in uscita.
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[7] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteSebastian » 2 giu 2009, 1:09

Non posso far altro che ringraziarvi per l'aiuto che mi avete dato. Devo simulare questo circuito in pspice, speriamo di cavarci le gambe! :) Vedrò di dimensionarlo con le info che mi avete dato e speriamo oscilli a tale frequenza!
Grazie ancora infinitamente,Saluti.
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[8] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 2 giu 2009, 9:37

Per una f0=30 kHz, scegliendo R1=R2=R3=1000 ohm, otteniamo

C=\frac{\frac{1}{f_{0}}}{2R_{1}\cdot \ln 3}=\frac{33\cdot 10^{-6}}{2\cdot 1000\cdot 1,1}=15nF


La simulazione con LTspice, con un LT1195
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1195fa.pdf

a1.png
a1.png (7.48 KiB) Osservato 6443 volte


dà i seguenti risultati

a2.png
a2.png (11.81 KiB) Osservato 6443 volte

che confermano i 33 microsecondi del periodo :!:

L'uscita però, fa già intravedere che quando l'ingresso non.invertente supera l'alimentazione ... cominciano ad esserci dei problemi ...



per altri operazionali molto più marcati; nel seguente per es. al superamento del limite inferiore
a3.png
a3.png (13.96 KiB) Osservato 6428 volte

in altri casi nel limite superiore.
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[9] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 2 giu 2009, 10:33

Sebastian ha scritto:Non posso far altro che ringraziarvi per l'aiuto che mi avete dato. Devo simulare questo circuito in pspice, speriamo di cavarci le gambe! :) Vedrò di dimensionarlo con le info che mi avete dato e speriamo oscilli a tale frequenza!
Grazie ancora infinitamente,Saluti.


Speriamo .... :?: :?: :?:

io son ben "arrugginito", e potrei aver sbagliato, ma dubbi NON ne devi proprio avere ...anche perché la simulazione che ho postato in LTspice, è proprio riferita ai tuoi 30 kHz :wink:
A volte i docenti guidano gli studenti in questi insidiosi "vicoli secondari" facendo perdere di vista la Strada Maestra, già percorsa da molti, illuminata da altri e soprattutto SICURA,
... inventandosi varianti sul tema, che portano ancora una volta al noto "Principio di indeterminazione di admin" ...ovvero "il prodotto della semplificazione delle cose difficili per la complicazione di quelle facili è una costante". :mrgreen:
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[10] Re: Oscillatore a Rilassamento,come dimensionarlo

Messaggioda Foto UtenteSebastian » 2 giu 2009, 11:43

Dicevo "speriamo" perché è la prima volta che vado ad usare pspice :-)

Sei stato veramente gentile a darmi questo grosso aiuto, grazie ancora per il tempo che mi avete dedicato!

Grazie!Rimango però con un dubbio: Ma allora queste condizioni di Barkhausen....Che ho visto in alcuni esempi relativi a oscillatori a ponte di Wien,a sfasamento... Non vanno applicate per verificare l'oscillazione?:-)
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