Spannung-Frequenz-Wandler (RC4151) - Pulsbreit verschieden

[FelixA]

Hallo Leute,
ich habe ein Problem und bräuchte eure Erfahrung.
Ich arbeite mit dem Spannungs-Frequenz-Wandler RC4151.
Das Schaltbild findet ihr am Ende der Mail.
Ich betreibe den VFC mit 10V. Ich möchte als Spannungsfrequenzverhältnis folgendes erhalten:
1 V = 1 kHz also 1kHz/V

Und zwar hab ich jetzt folgendes Problem. Bei meiner aktuellen Dimensionierung der R und C Teile, sind in dem Bereich von 0-3V und 5-9V die waagrechten Pulsbreiten im positiven und negativen unterschiedlich breit. Manchmal ist die negative Pulsbreit nur ein Punkt und die positive ist am Oszilloskop viele cm breit. Wenn ich dann einen Kondensator abändere sieht es wieder anders aus, aber immernoch nicht korrekt.

Ich hätter sehr gerne eine schön symetrische Rechteckspannung bei 0-10V Eingangsspannung und 10V Versorgungsspannung mit dem Faktor 1khz/V.

Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.

Meine aktuellen Daten:
C(0) = 0,33MicroF
R(0) = 10kOhm
R(s) = 2,2 kOhm

Der Rest ist wie im Schaltbild angegeben. Habe C(B) mal zu 0.01MicroF und auch zu 1MicroF abgeändert, doch das Ergebnis ist nicht gerade gut.

Danke,
Felix

http://home.vr-web.de/felix.adamczyk/RC4151.jpg

[kalledom]

Du könntest mit doppelter Frequenz ein FlipFlop ansteuern, dann hast Du an dessen Ausgang ein sauberes 50:50 Rechtecksignal.

[FelixA]

Spitze! Danke für die Idee! Ich werds gleich mal ausprobieren

[FelixA]

Hallo,
Ich hab jetzt mal den Spannungsfrequenzwandler erweitert. Zu deinem Flipflop Tipp, Karl-Heinz, habe ich im Internet folgendes Schaltbild gefunden, bei dem ich mir dachte, es würde den gewünschten Effekt brigen. Was ich beobachtet habe ist, dass der Transistor die Rechteckspannung umdreht und zudem das Signal noch belastbar wurde.
Die unterschiedliche Pulsbreit besteht weiterhin. Durch die Wahl der Kondensatoren (wie unter angegeben) ist das Ergebnis jedoch besser geworden.
Die folgenden drei Fotos zeigen das Erzeugte Signal für 1,5V, 4 V und 10V. Der VFC wurde mit 12V betrieben.

Ich hoffe es sind nicht zuviele Informationen. Ich habe mich bemüht es klar darzustellen.

Mein Ziel wäre immernoch eine symetrische Rechteckspannung mit 1kHz/V zu erhalten. Vielen vielen Dank schon mal.

Felix

1,5V Eingangsspannung
http://home.vr-web.de/felix.adamczyk/facharbeit/vfc/1-5V.jpg

4V Eingangsspannung
http://home.vr-web.de/felix.adamczyk/facharbeit/vfc/4V.jpg

10V Eingangsspannung
http://home.vr-web.de/felix.adamczyk/facharbeit/vfc/10V.jpg


Das verwendete Schaltbild: 12 V Versorgungsspannung
C1 : 0,01 Mikrofarad
C(B) = C2 : 1,0 Mikrofarad (im Datenblatt: 0.1Mikrofarad)
C(0) = C3 : 0,01 Mikrofarad (im Datenblatt: 0.1Mikrofarad)

http://home.vr-web.de/felix.adamczyk/facharbeit/vfc/rc4141.gif

[kalledom]

Bei meinem Tipp dachte ich mehr an so was:

[FelixA]

@Flipflop. Achso. Danke.

Mir ist noch eine Kleinigkeit gekommen. In meiner Schaltung versorge ich das VFC mit 10V. Der Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 80mV und 8V. Darüber und darunter bricht die Signalerzeugung ab und ist nicht mehr linear.

Wüsstet ihr, wie ich es schaffe könnte, diesen Aufnahme-Bereich noch gerade so auf 9V zu erweitern? Ich dachte vielleicht liegt es an irgendeiner dummen Konstellation der Kondensatoren? Es wäre für meine Schaltung sehr von Vorteil wenn ich 8V vollkommen stabil und 9V gerade noch so umwandeln könnte ....

Danke!

Felix

[kalledom]

Mit zwei Widerständen als Spannungsteiler die bei 10 V eine Teilung von 1 V und 9 V haben.

[FelixA]

Ich weiß jetzt nicht, ob du das gleiche meintest wie ich. Aber auf alle Fälle erhalte ich durch einen Spannungsteiler am Eingang des VFC das Gewünschte Ergebnis. 9 V werden verarbeitet, da sie auf 8V geteilt werden. Danke für den Tipp.

Habe dann dennoch viele Kondensatoren Möglichkeiten ausprobiert. Ersteinmal habe ich mit das Schaltbild vom Baugleichen XR4151 genommen und verglichen. Der Kondensator C(B) am Beinchen 6 bzw. 1 war dort mit 1 Microfarad angegeben. Durch die Erhöung liegt jedoch die maximal Mögliche Eingangsspannung 200mV niedriger als bei bei C(B) = 0.1Microfarad. Ich erreichte so maximal 8,10V Eingangsspannung bei 10V Versorgungsspannung. Wenn man C(B) noch weiter erniedrigt z.B. auf 10nF, dann erweitert sich der Eingangsspannungsbereich kaum, aber die Linearitätstreue geht verloren.

Also kurz und knapp. Wenn man mit dem RC4151 arbeitet sollten die Wiederstände so gewählt werden wie oben auf dem Bild zu sehen. Wenn man einen Wandlungsfaktor von 1kHz/V möchte, dann einfach nur C(0) (Beinchen 5) auf 10nF erniedrigen und an Beinchen 2 einen 20k Poti anbrigen. Fertig!

Danke für eure Hilfe. Für mich ich das Problem VFC abgeschlossen.

[kalledom]

Ich hätte da noch einen heißen Tip:
Am Ende der Seite http://www.domnick-elektronik.de/elek555.htm ist ein Spannungs-Frequenz-Wandler mit LM 324 und 555 in einer Schrittmotor-Steuerung mit Rampenerzeugung enthalten.
Alles links neben R15 / P12 kann entfallen. Den R15 an +12 anschließen.

[FelixA]

Hallo,
Karl-Heinz danke für den Link. Hab die Signalentkopplung mit einem Transistor schon durch das andere Schaltbild ausprobiert. Weil ich die Rechteckspannung nicht belaste (ich möchte sie nur registriere) hab ich mir den Transistor gespart. Ich glaube den Transistor benötigt man, wenn man etwas antreiben will. Wie z.B bei diesem Schrittmotor.

Ich muss leider nochmal etwas fragen.
Ich habe bis jetzt die Rechteckspannung immer mit dem Oszilloskop vermessen. Zum Test habe ich es mal in meine Soundkarte geleitet. Da viel mir folgendes auf. Sobald der PC am Netz steckt (muss gar nicht hochgefahren sein), dann wird die Amplitude etwas kleiner, hat einen Gleichspannungsanteil von 0,5V und wird so komisch verzerrt. Die beiden Bilder am Ende zeigen das Phänomen.

Ich dachte es könnte daran liegen, dass der Audioeingang (wie alle "Messgeräte" einen Innerwiederstand hat). Muss ich den VFC vielleicht daran anpassen? Oder vielleicht liegt es daran, dass die Masse vom PC zur Masse meiner Schaltung wird und "brummt"?

Hättest du einen Tipp, wie ich die Verzerrung im Signal wegbekomme? Nur ein Tipp denn ist ja nicht so schlimm.

Danke.
Felix

PS: Fals wir uns nicht mehr sprechen sollten, wünsche ich dir Karl-Heinz und allen anderen ein wunderschönes neues Jahr.

Mit PC Verbindung
http://home.vr-web.de/felix.adamczyk/facharbeit/vfc/400xrausch-12-30.jpg

Ohne PC Verbindung
http://home.vr-web.de/felix.adamczyk/facharbeit/vfc/400xsauber-12-30.jpg

[ruediw]

Könnte Einstreung von Netzbrummen sein ...

Wie Du schon gesehen hast, wird der IC nichtlinear
wenn Du mit der Spannung zu hoch gehst.
Dies hängt mit der internen Schaltung des IC's zusammen:
--> IC wird übersteuert.

Wenn Du zu hoch mit der Frequenz gehst, wird die Kurvenform
verschliffen und die Amplitude nimt ab bis die Schwingung ganz
abreist.

Wie andere vor mir erwähnt haben, musst du für einen 'sauberen'
Rechteck ein FlipFlop nachschalten.

[kalledom]

In Verbindung mit geerdetem Oszi, PC mit T-Filter, GND - Masse-Verbindungen zur Elektronik etc. bekommt mal so was schon mal als Bild. Ob das Signal wirklich so ist oder ob es durch eine Brummschleife verschuldet wird, kann ich nicht sagen. Nur so viel: wer viel mißt, mißt viel Mist