Rechteck-Sägezahn Wandler

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wolfgang
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Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von wolfgang » 05 Okt 2020, 11:08

Guten Morgen zusammen,
ich suche eine einfache Schaltung für einen Rechteck-Sägezahn Konverter.
Ich habe ein TTL Signal von 100 nSec, Wiederholfrequenz 1 oder 10 Hz. Der Wandler soll daraus einen Anstieg über 100 nSec auf 5 V mit folgendem Abfall auf 0 in kürzester Zeit machen.
Den Integrierer mit OP-Amp kenne ich natürlich, der macht aber einen Dreieck. Für die nötige Entladeschaltung kenne ich Schaltungen mit Unijunctiontransistoren, die ich nicht habe.
Gibt es da etwas eleganteres?

Details folgen nach einigen Experimenten.

Schönen Tag und vielen Dank in Voraus
vy73

Wolfgang
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JanW
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Re: Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von JanW » 05 Okt 2020, 16:36

Es gibt eine Schaltung mit einem 555, wo der Ladewiderstand durch eine Stromquelle (1 Transistor, 2 Dioden und zwei Widerstände) ersetzt wird. Dadurch hast du einen linearen Spannungsanstieg über dem Kondensator.

Nachteilig ist, dass der 555 die Schaltschwellen bei 1/3 und 2/3 Vcc hat, sodass du bei 5 V Vcc auf 1,66 V Vpp Sägezahn kommst.

Gruß,

Jan

JanW
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Re: Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von JanW » 05 Okt 2020, 16:38

https://www.falstad.com/circuit/e-555saw.html

Da ist die Schaltung, mit einer kleinen Simulation.

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ProgBernie
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Re: Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von ProgBernie » 05 Okt 2020, 17:00

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Der Sägezahnklassiker ist ja ein NE555 plus PNP-Transe, aber der ist bei weitem nicht schnell genug. Und er hat den Nachteil daß man den nicht so einfach für spezifiziert 5V out bauen kann. Ansonsten böte der Dir ja quasi alles.
5V/100ns macht eine Slew rate von 50V/µs für die Rampe, wenn man da "möglichst schnell" als Faktor 100 definiert, müsstest Du 5000V/µs haben, das schaffen auch sehr schnelle OpAmps nicht. Was Du auch noch nicht erzählt hast: wie das Signal weiterverarbeitet werden soll.

Hier ist eine Design-Idee für schnellere Sägezähne, die aber auch nicht 0..5V kann:
https://www.edn.com/simple-sawtooth-gen ... frequency/

Nur ml als Brainstorming:
"Im Prinzip" muß man "nur" die RC-Variante für die passende Slew-Rate aufbauen, mit einem ziemlich schnellen Komparator die 5V-Schwelle erreichen und dann mittels schnellem Transistor den Kondensator Kurzschliessen. Das Umschalten Puls/Pause müsste dann mittels RS-Flipflop erfolgen.

Also: S-Eingang ist Trigger, R-Eingang ist Komparatorausgang. !Q ist der Steuereingang für den Transistor. Ist !Q high, leitet der Transistor und schliesst den Kondensator kurz. Ein Impuls auf den Set-Eingang lässt den Transistor hochohmig werden. Über R wird der C aufgeladen. Der Komparator vergleicht die kondensatorspannung mit dem Endpegel 5V. Erreicht der Kondensator diese Spannung, geht der Komparatorausgang auf high und setzt das FlipFlop zurück. Für die Zeitkonstante 90ns (10ns propagation delay eingerechnet) auf 5V ergibt sich etwa 3.3k und 120pF an 24V. Als schneller Komparator müsste sowas wie TLV3501 von TI gehen, der hat Clampdioden die auch den Strom über die 3.3k aushalten (max 10mA). Das RS-Flipflop dann aus dual-nor SN74LVC2G02. Fehlt dann nur noch der Entladetransistor. Und da wird es schwierig, da fällt mir so schnell nichts ein.
Gruß Bernd

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Re: Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von chronos42 » 05 Okt 2020, 19:35

Ein schneller Schalttransistor, der für niedrige Sättigung entsprechend dotiert ist. So etwas wie 2N2369 zum Beispiel würde mir da spontan einfallen. Ist ein verbreiteter und gut erhältlicher Centartikel mit dem man mal experimentiern kann, optimale Betriebsbedingungen muss man dem Datenblatt entnehmen.

JanW
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Re: Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von JanW » 05 Okt 2020, 23:07

Oh jee, stimmt, da habe ich mich mit dem Vorschlag eines NE555 weit verhauen...

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ProgBernie
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Re: Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von ProgBernie » 05 Okt 2020, 23:37

Ach was, ich dachte auch erst an den 555. Die Schaltung ist ein Klassiker und produziert schöne Sägezähne.
Gruß Bernd

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wolfgang
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Re: Rechteck-Sägezahn Wandler

Beitrag von wolfgang » 06 Okt 2020, 11:31

Vielen Dank für die Hinweise.
Bernd, um Deine Neugier zu befriedigen 8-) ;ich habe eine schöne DP18 herumliegen und plane eine Anwendung dafür (Frei nach dem Motto: Ich habe eine Lösung, wer hat das dazugehörige Problem??)
Ich denke über ein Projekt der Entfernungsmessung nach, so etwa wie das FuG202/212 oder Ähnlich und versuche die Teilprobleme zu analysieren. Da ich überlege, zur Messung statt HF Licht zu nehmen (Laser) gibt es einen schönen Gegensatz der Forderungen:
Halte ich die Optik einfach, ist die Reichweite beschränkt, damit die Laufzeit sehr kurz und die Anforderungen an die Auswerteelektronik hoch.
Halte ich dagegen die Auswerteelektronik einfach, muß ich mit längeren Laufzeiten arbeiten, die messbare Entfernung ist grösser und die Anforderungen an die Optik wird höher.
Mal sehen was herauskommt. Der Sägezahn ist für die Strahlablenkung über die Entfernung verantwortlich, die Amplitude soll von 0 steigen und in der Endamplitude um 5V stabil sein. Korrekterweise gilt: bei einer
Messentfernung Pulsdauer
30m 200nsec
100m 666nsec
300m 2 µsec
1000m 6.6µsec

Wiederholfrequenz der Pulse irgendwo zwischen 1 und 10/sec.
Möglicherweise kann ich später die einzelnen Module wieder mit Röhren realisieren.
Inzwischen merke ich, daß ich wirklich alt werde :geek: . Ich habe gerade eine Teilschaltung (Digital) zur Impulserzeugung zum testen gefädelt, sowohl meine Feinmotorik als auch die Sehfähigkeit ist inzwischen so eingeschränkt, dass ich mich konzentrieren muss und maximal 2h arbeiten kann. Letzteres wußte ich, aber ersteres ist Mist (um nicht das andere Wort zu nutzen) :oops:

Ich melde den Fortschritt.
vy73

Wolfgang
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