|
|
  |
Почему плывет частота генератора?, Сваял простейший генератор меандра - работает с глюком |
|
|
|
Jan 14 2011, 14:31
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 445
Регистрация: 7-02-05
Из: Зеленоград
Пользователь №: 2 468

|
Доброго времени суток! Сваял на днях генератора прямоугольного сигнала на триггере Шмитта. Уровни подобраны так, чтобы переключение происходило через время тау. Все нормально, но почему-то при включении в первые 2-3 минуты частота увеличивается на 10%. Понятно - разогрев. Вопрос: чего? Конденсатор X7R, у резисторов - вообще минимальный коэффициент. ОУ? так у него все параметры на порядок меньше, чем надо... Вопрос: почему плывет частота? Заранее спасибо за ответ !
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Jan 14 2011, 19:47
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 270
Регистрация: 29-06-06
Пользователь №: 18 445

|
Цитата(Microwatt @ Jan 15 2011, 00:04)  Наиболее вероятная причина в подобных схемах - нестабильность, ненормированность амплитуды на выходе усилителя. Согласен. Амплитуду выходного сигнала надо фиксировать либо стабилитронами, либо даже ключами. Схемы известные.
|
|
|
|
Guest_orthodox_*
|
Jan 14 2011, 21:34
|
Guests

|
Нужно искать элементы с аномальным поведением, схема правильная и рассчитана нормально.
Если есть желающие заключать пари, ставлю на емкость , что она оказалась не X7R, а Y5V скорее всего.
ОУ мог бы обеспечить при этой нагрузке уход примерно 1%, он RAIL to RAIL (по входу и выходу).
|
|
|
|
|
Jan 15 2011, 11:16
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 445
Регистрация: 7-02-05
Из: Зеленоград
Пользователь №: 2 468

|
Цитата(rezident @ Jan 15 2011, 03:24)  Господа, ТС ведь не огласил способа измерения частоты, типа частотомера, его метрологических характеристик, прочих условий тестирования. Может он визуально по осциллографу наблюдает или таймером AVR от внутреннего RC-генератора  , а вы тут уже все копья поломали  Ух ты, сколько ответов за одну ночь, не ожидал  . Тем лучше - плодотворнее дискурс будет. Ну во-первых: да, я смотрю на осциллографе, но четко видно, что при включении питания у меня три периода занимают 90 мс, а через минуту - 81. Во-вторых: конденсатор я менял, правда 100% уверенности, что дали X7R - нету (у нас, если честно, хреново ведется склад). Надо будет составить из нескольких NPO. В-третьих: пока я включаю генератор без нагрузки (нагрузка - только ОС). В-четвертых: я неправильно указал корпус резисторов (взял из другой схемы и проглядел). Все элементы 0805. Поэтому вообще говоря, резисторы не должны сильно греться. Они находятся на макетке близко к ОУ, но все же недостаточно близко, чтобы от такой мощности (25 мВт) так нагревать. В-пятых: я использую для питания древний регулируемый блок питания. Причем не разрываю цепь, а включаю/выключаю его. Вот тут может быть засада. В понедельник обязательно проверю это на работе. Опер, как сказали - rail-to-rail input & output. Выход высокого уровня при токе 1мА - не менее 4,9В во всем диапазоне температур (2%). Номинально вообще 4,965В. В ПН на работе сфотографирую саму плату и выложу. P.S. за почти 10 лет работы - это первый в моей жизни аналоговый генератор. Хорошо, что он сразу начал генерить, а не усиливать. А то как говорили наши преподы: делаешь первый генератор - получается усилитель, делаешь первый усилитель - получается генератор  .
|
|
|
|
|
Jan 15 2011, 12:24
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290

|
Цитата(orthodox @ Jan 15 2011, 05:34)  Нужно искать элементы с аномальным поведением, схема правильная и рассчитана нормально.
Если есть желающие заключать пари, ставлю на емкость , что она оказалась не X7R, а Y5V скорее всего.
ОУ мог бы обеспечить при этой нагрузке уход примерно 1%, он RAIL to RAIL (по входу и выходу). Кетайские? может быть... наши резисторы и конденсаторы так себя не ведут паскудно
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
Jan 15 2011, 14:28
|

Любитель Кошек
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 593
Регистрация: 8-06-06
Пользователь №: 17 873

|
Цитата(rezident @ Jan 15 2011, 03:24)  Может он визуально по осциллографу наблюдает Может, но 10% даже на самом плохеньком видно. 2 orthodox То же ставлю на емкость, но не на тип, а что просто "хреновая". P.S. Через некоторое время включатся вентилятор и начинает дуть на плату.
--------------------
По современному этикету, в левой руке держат вилку, в правой - мышку.
|
|
|
|
|
Jan 15 2011, 14:42
|

Универсальный солдатик
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 634
Регистрация: 1-11-05
Из: Минск
Пользователь №: 10 362

|
А я ставлю на то, что резисторный делитель от проходящего тока нагревается, возможно и соседа своего, подключенного к средней точке, греет слегка. В результате их сопротивление возрастает. Все это приводит к тому, что делитель, состоящий из резистора в обратной связи и выше упомянутых, создающий пороги переключения, начинает делить меньше. Т.е. пороги переключения (гистерезис) растут, времена заряда-разряда конденсатора увеличиваются, частота уменьшается. (а написано - увеличивается. как же так?  ) Решение - увеличить на два порядка сопротивления резисторов, и на столько же уменьшить емкость конденсатора, и ТКЕ сменить.
|
|
|
|
|
Jan 15 2011, 15:56
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 445
Регистрация: 7-02-05
Из: Зеленоград
Пользователь №: 2 468

|
Цитата(tyro @ Jan 15 2011, 20:28)  Может, но 10% даже на самом плохеньком видно.
2 orthodox То же ставлю на емкость, но не на тип, а что просто "хреновая".
P.S. Через некоторое время включатся вентилятор и начинает дуть на плату. Нет там вентилятора. Эта схемка собрана на макетке. Ничего лишнего. Другое дело - тепловой баланс. Выводы которые я сделал: 1. Надо проверить не плывет ли напряжение питания. Исключить это. 2. Заменить конденсатор на тип NPO (и отнести подальше). 3. Попробовать уменьшить существенно ток в ПОС и ООС. 4. Доложить о результатах и спросить совета - что делать дальше  .
|
|
|
|
|
Jan 15 2011, 20:27
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 10 920
Регистрация: 5-04-05
Пользователь №: 3 882

|
Цитата(Atridies @ Jan 15 2011, 23:56)  2. Заменить конденсатор на тип NPO (и отнести подальше). Заменить конденсатор на пленочный или даже слюдяной, если вы такой где-то еще найдете. "Глиняная" керамика не для генераторов.
|
|
|
|
|
Jan 16 2011, 01:24
|

Универсальный солдатик
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 634
Регистрация: 1-11-05
Из: Минск
Пользователь №: 10 362

|
Цитата(xemul @ Jan 16 2011, 01:46)  Даже 0603 25 мВт спокойно переварят и не смогут ощутимо подогреть соседей. Мощность тока, превратившаяся в тепло, еще должна рассеяться - по воздуху, по плате печатной и дальше что-то грея, в виде инфракрасного и светового излучения. Температура будет расти, пока не будет достигнута некая точка, когда выделяемое тепло все будет уходить в окружающую среду. В зависимости от условий, эта точка может быть очень высокой. Если, к примеру, положить плату резисторами вниз, нарушить конвекцию воздуха, теплый воздух около резисторов будет накапливаться, резисторы нагреваться. А заклеить их скотчем каким-нибудь, еще выше будет температура. Конденсатор, каким бы плохим не был, ни с того ни с сего емкость менять не будет. Значит, есть какое-то изменение условий работы.
|
|
|
|
|
Jan 16 2011, 14:26
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 756
Регистрация: 14-08-07
Из: Москва
Пользователь №: 29 765

|
Раз пошла такая пьянка рулетка, то я голосую за ответ MicrowattЦитата(Microwatt @ Jan 15 2011, 00:04)  Наиболее вероятная причина в подобных схемах - нестабильность, ненормированность амплитуды на выходе усилителя. Остальное - резисторы, конденсаторы - влияет куда меньше. Когда включается питание, ОУ чуть прогревается, падение напряжения на его выходном каскаде чуть меняется(десятки милливольт) из-за этого и меняется скорость заряда-разряда конденсатора.
|
|
|
|
|
Jan 17 2011, 12:25
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 445
Регистрация: 7-02-05
Из: Зеленоград
Пользователь №: 2 468

|
Повозился я сегодня с генератором.
Выводы: 1. Дело не в питании. Напряжение на блоке не меняется, да и наблюдаемый процесс повторяется при разрыве/замыкании цепи питания без включения/выключения питания. 2. Дело не в прогреве конденсатора: я его вынес на проводах за плату - ситуация повторилась (правда почему-то частота стала еще меньше, чем когда он на плате, ну да ладно). 3. Уровни выходного сигнала если и изменяются, то не более, чем на 0,1В (2%). Все что больше - я увидел бы. 4. Заменил конденсатор на другой (безымянный, но не SMD). Частота практически перестала плыть: изменилась с 89 мс до 88 мс (1,2%) за два периода (что уже в пределах погрешности снятия измерения с осциллографа).
Ваша правда: =AK= !
Думаю даже, что ситуация несколько глубже: через некоторое время работы - емкость конденсатора несколько уменьшается. Связано это может быть например с насыщением пористой структуры, по аналогии с аккумуляторами. Я честно не знаю. Но надо запомнить.
P.S. Фото привести не получается - телефон не берет мелкие детали. Попробую вечером дома сфотографировать.
P.P.S. Нагрев паяльником резисторов и ОУ дал уменьшение времени двух периодов еще на 1 мс. Нагрев конденсатора - дал изменение периода чуть ли не в два раза.
|
|
|
|
|
Jan 17 2011, 13:16
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 756
Регистрация: 14-08-07
Из: Москва
Пользователь №: 29 765

|
Цитата(Atridies @ Jan 17 2011, 15:25)  Повозился я сегодня с генератором.
Выводы:
Нагрев конденсатора - дал изменение периода чуть ли не в два раза. ИМХО брак конденсатора. Например трещина в диэлектрике. По поводу изменения емкости от напряжения - да это есть. Но величина эта не такая огромная, при напряжении питания 5В, емкость изменяется едва ли больше 2-3%. Даже если бы емкость менялась на 10%, 20% или даже 40% это не влияло бы на частоту при неизменном напряжении питания. Всего лишь рассчитанная частота будет отличаться от фактической. картинка из документа murata
Причина редактирования: Избыточное цитирование. Т.
|
|
|
|
|
Jan 17 2011, 14:48
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 756
Регистрация: 14-08-07
Из: Москва
Пользователь №: 29 765

|
Цитата(Atridies @ Jan 17 2011, 17:15)  Что же касается изменения емкости: t=R*C. Т.е. время зарядки НАПРЯМУЮ зависит от емкости. А пороги я рассчитал так, что время между переключениями состояния равно тау, которая "R*C". Т.е. период T= 2*R*C. Вы неправильно поняли. Я имел что изменение емкости от напряжения не приводит к плаванию частоты(если напряжение конечно не меняем). Она приводит к тому что конденсатор заряжается(и разряжается) не по логарифмическому закону. А значит ваша чудесная формула из Цитата T= 2*R*C превращается в Цитата T= (2*R*C) * K где К - некая величина зависящая от характеристик конденсатора(от изменения емкости с напряжением в том числе). Кроме того эта К, это совсем не цифра, а тоже формула, нелинейная с логарифмом. Если вы измените напряжение питания генератора, то и К в формуле поменяется.
|
|
|
|
|
Jan 17 2011, 21:17
|

pontificator
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 055
Регистрация: 8-02-05
Из: страны Оз
Пользователь №: 2 483

|
Цитата(Ant_m @ Jan 18 2011, 01:18)  Вы неправильно поняли. Я имел что изменение емкости от напряжения не приводит к плаванию частоты(если напряжение конечно не меняем). Она приводит к тому что конденсатор заряжается(и разряжается) не по логарифмическому закону. Это справедливо в случае, если емкость от напряжения меняется быстро (мгновенно). А в действительности она, судя по всему, меняется очень медленно. Если к керамическому кондеру приложенно постоянное напряжение, то он постепенно теряет емкость. Это процесс, похожий на старение, однако в отличие от "настоящего" старения он частично обратимый: сняли напряжение - через какое-то время емкость восстановилась (но не до конца). У нас был случай, когда в массовом изделии керамический кондер в определенном месте схемы за несколько лет работы терял 3/4 своей емкости, после чего устройство начинало барахлить. Напряжение на кондере было 36В, а кодер был 50-вольтовый. А те изделия, которые эти годы "пролежали на полке", работали нормально.
|
|
|
|
|
Jan 17 2011, 21:34
|

Практикующий маг
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 634
Регистрация: 28-04-05
Из: Дубна, Моск.обл
Пользователь №: 4 576

|
Цитата(Atridies @ Jan 17 2011, 15:25)  Думаю даже, что ситуация несколько глубже: через некоторое время работы - емкость конденсатора несколько уменьшается. Связано это может быть например с насыщением пористой структуры, по аналогии с аккумуляторами. Я честно не знаю. Но надо запомнить. А Вы вспомните лучше, перед тем как включать генератор и увидеть плывущую частоту Вы этот злополучный конденсатор не паяли(грели)? (я имею ввиду что он уже остыл, но перед этим был нагрет паяльником) Цитата(=AK= @ Jan 18 2011, 00:17)  У нас был случай, когда в массовом изделии керамический кондер в определенном месте схемы за несколько лет работы терял 3/4 своей емкости, после чего устройство начинало барахлить. Напряжение на кондере было 36В, а кодер был 50-вольтовый. А те изделия, которые эти годы "пролежали на полке", работали нормально. Такие кондеры надо отсылать обратно в Китай Цитата(=AK= @ Jan 17 2011, 03:24)  А никто не обещал, что емкость керамики под воздействием напряжения будет меняться мгновенно, как у варикапа. Насколько я понимаю, под воздействием напряжения процессы в керамике идут медленные, в том числе пьезоэффекты, электромиграция, и т.п. Ну а по факту она изменяется как раз мгновенно- изза чего собсно и возникают нелинейные искажения в проходных конденсаторах на керамике Х7R и Y5V
|
|
|
|
|
Jan 17 2011, 23:33
|

pontificator
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 055
Регистрация: 8-02-05
Из: страны Оз
Пользователь №: 2 483

|
Цитата(rezident @ Jan 18 2011, 08:18)  Керамика имеет выраженные свойства сегнетоэлектрика. Когда к сегнетоэлектрику приложено постоянное напряжение, то в нем возникает механическое напряжение и он меняет свои геометрические размеры. Аналогичным образом приложенное к керамическому конденсатору постоянное напряжение как бы "раздвигает" его обкладки из-за чего и происходит уменьшение его емкости. Ведь емкость плоского конденсатора (керамика по сути это многослойный плоский конденсатор) обратно пропорциональна расстоянию между его обкладками. Совершенно верно, используемая в конденсаторах большой емкости керамика обладает свойствами сегнетоэлектрика. Однако эти свойства не сводятся к перечисленным вами, они намного более причудливы и неочевидны. БСЭ - Сегнетоэлектрики: Цитата В отличие от других пироэлектриков, спонтанная поляризация С. связана с небольшими смещениями ионов по отношению к их положениям в неполяризованном кристалле.
Обычно С. не являются однородно поляризованными, а состоят из доменов (рис. 3) — областей с различными направлениями спонтанной поляризации, так что при отсутствии внешних воздействий суммарный электрический дипольный момент P образца практически равен нулю. Рис. 4 поясняет причину образования доменов в идеальном кристалле. Электрическое поле, созданное спонтанной поляризацией одной части образца, воздействует на поляризацию другой части так, что энергетически выгоднее противоположная поляризация этих двух частей. Равновесная доменная структура С. определяется балансом между уменьшением энергии электростатического взаимодействия доменов при разбиении кристалла на домены и увеличением энергии от образования новых доменных границ, обладающих избыточной энергией. Число различных доменов и взаимная ориентация спонтанной поляризации в них определяются симметрией кристалла (См. Симметрия кристаллов). Конфигурация доменов зависит от размеров и формы образца, на неё влияет характер распределения по образцу дефектов в кристаллах (См. Дефекты в кристаллах), внутренних напряжений и др. неоднородностей, неизбежно присутствующих в реальных кристаллах.
Наличие доменов существенно сказывается на свойствах С. Под действием электрического поля доменные границы смещаются так, что объёмы доменов, поляризованных по полю, увеличиваются за счёт объёмов доменов, поляризованных против поля. Доменные границы обычно «закреплены» на дефектах и неоднородностях в кристалле, и необходимы электрического поля достаточной величины, чтобы их перемещать по образцу. В сильном поле образец целиком поляризуется по полю — становится однодомённым. После выключения поля в течение длительного времени образец остаётся поляризованным. Необходимо достаточно сильное электрическое поле противоположного направления, называется коэрцитивным, чтобы суммарные объёмы доменов противоположного знака сравнялись. В сильном поле происходит полная переполяризация образца. Зависимость поляризации P образца от напряжённости электрического поля Е нелинейна и имеет вид петли Гистерезиса.
...
Сегнетоэлектрические материалы (монокристаллы, керамика, плёнки) широко применяются в технике и в научном эксперименте. Благодаря большим значениям ε их используют в качестве материала для конденсаторов высокой удельной ёмкости. Большие значения пьезоэлектрических констант обусловливают применение С. в качестве пьезоэлектрических материалов (См. Пьезоэлектрические материалы) в приёмниках и излучателях ультразвука, в преобразователях звуковых сигналов в электрические и наоборот, в датчиках давления и др. Резкое изменение сопротивления вблизи температуры фазового перехода в некоторых С. используется в позисторах для контроля и измерения температуры. Сильная температурная зависимость спонтанной поляризации (большая величина пироэлектрические константы) позволяет применять С. в приёмниках электромагнитных излучений переменной интенсивности в широком диапазоне длин волн (от видимого до субмиллиметрового). Благодаря сильной зависимости ε от электрического поля С. используют в нелинейных конденсаторах (варикондах), которые нашли применение в системах автоматики, контроля и управления. Сколько времени занимают процессы смещения ионов и доменов, заранее сказать трудно. Пусть молодые энтузиасты считают, что все они происходят мгновенно, я же не вижу никаких оснований для такого рода утверждений. Какая-то часть процессов протекает быстро, они дают вклад в нелинейные искажения. Другая часть затягивается на минуты и напоминает абсорбцию или тепловые процессы. А еще какая-тo часть длится годами и выглядит как старение.
|
|
|
|
|
Jan 18 2011, 23:27
|

pontificator
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 055
Регистрация: 8-02-05
Из: страны Оз
Пользователь №: 2 483

|
Цитата(Herz @ Jan 19 2011, 00:33)  Микрофонный или пьезоэффект у керамических конденсаторов - обычное дело. Это точно, жаль что мало кто об этом знает/помнит. И суют керамику большой емкости куда ни попадя. Лет пять назад пришлось исправлять устройство, где некий умник поставил керамический кондер 1 мкФ в цепи фильтра ФАПЧ. Если посильнее стукнуть по девайсу, то синхронизация сбивалась нафиг. Беда была в том, что места на плате для нормального пленочного конденсатора не было, пришлось ставить танталовый кондер. Это, конечно, тоже не сахар, но хоть от микрофонного эффекта избавились.
|
|
|
|
|
Jan 19 2011, 14:24
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290

|
КМ-5, 6 и К10-17- это все один и тот же клон. Конструктивно только разные немного. И ТУ, насколько помню, у них общие. Пакостное поведение керамики характерно для групп не лучше Н30. А кто их вообще такие в частотно- критичные для схемы цепи ставит в своем уме? Так, развязка по питанию. Я в УВХ ради интереса ставил К10-43 на 1000 пФ из МП0. УВХ стояла на входе группового АЦП на 32 канала с 256 квыб/сек. АЦП в процессе производства тестировался на кросстолк, стало быть, абсорбция непременно вылезла бы. Ничего худшего в поведении по сравнению со штатным К71-7 я как ни упирался, не обнаружил. П. С.:- "морковные" кондеры- это барахло, спора нет. Но мы их и не применяли....
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
Jan 19 2011, 15:38
|
     
Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237

|
Цитата(Designer56 @ Jan 19 2011, 16:24)  КМ-5, 6 и К10-17- это все один и тот же клон. В смысле? К10-17 очень отличались от КМ-4, КМ-5 и КМ-6. Градация "в" на вид обычные СМД-шки. С очень большой номенклатурой типоразмеров - даже что-то типа 0603 и 0805 было. Вроде проводящие пластины с торцов не видны были, в отличие от КМ-ок. "А"-шная модификация их - оранжевые прямоугольники в профиле сверху. Группа Н50 - водородоустойчивые, требовали согласования на применение - там ЕМНИП не применялся палладий в металлизации. Единственно, паяемость была фиговая (опять-таки "в"). Значительно надежнее, чем К10-9в - эти отслаивались от одного взгляда. Низкоемкостные К10-42в вообще нормальные были. Не помню ни одного отказа. Хотя шли сотнями тысяч. К10-17в отказывали из-за нарушений режимов пайки. Были изделия, в которых их клеили на платы, а потом разваривали золотыми проволочками - такие никогда не отказывали. С КМ-5 и 6 на заводе дела не имел, дома, само собой, в те же Синклеры ставил блокировочными. В немикроэлектронных цехах КМ-6 ставили в стабилизаторах и преобразователях питания.
Сообщение отредактировал ledum - Jan 19 2011, 15:46
|
|
|
|
|
Jan 19 2011, 15:44
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290

|
ну, они же конструктивно- это пакет слоеной керамики. если окуклить- то получится К10-17 (и то эти разные есть, и бескорпусные и в пл. корпусе под жесткую/пластичную приклейку к плате), если просто припаять выводы по торцам- то КМ разного вида. Я помню было общее ТУ, толщиной с Библию, и ещё в 80- е нам предложили от КМ отказаться, потому что всё подобное плавно перешло в К10-17 и КМ продолжать не собирались.
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
Jan 19 2011, 16:59
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290

|
ну да, но если самые первые 17-е были в корпусе с подставкой на донышке под приклейку, то в последствии в типономиналах появились и плоские лепешки на замену КМ. Кстати, у нас КМ были и с торцовой пайкой выводов- как у плоских 17-х. А ТУ- да, вспоминаю, что ОТУ было вроде общее, а ЧТУ- различались, как и должно быть. У нас это в одном томе было сшито.
а кстати, уклонились несколько. У автора может быть и конкретный кетай, от которого всего можно ждать. Чипы их керамические трескаются на раз, там где 17-е стоят себе нормально.
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
  |
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|