Почему плывет частота генератора?, Сваял простейший генератор меандра - работает с глюком Опции

[Atridies]

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

 

[Atridies]

Я нагревал не SMD-конденсатор, а тот который уже заменил. Кто он и откуда - не знаю. Но с ним во времени частота не плывет. Т.е. решение этой проблемы - дело техники: виноватый выявился.

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.

[Ant_m]

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

T= 2*R*C

превращается в

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.

[=AK=]

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.

[rezident]

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).

Вы случайно не путаете с эффектом абсорбции заряда в диэлектрике, более характерным для электролитических конденсаторов? 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.

[=AK=]

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:

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.

[ViKo]

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.

Любопытно. Где бы увидеть графики изменения емкости от времени при приложенном постоянном напряжении. Мне такое не попадалось.
Однажды был кондер керамический - стукнешь по нему пинцетом слегка - видишь "звон" на сигнале.

[Herz]

Однажды был кондер керамический - стукнешь по нему пинцетом слегка - видишь "звон" на сигнале.

Почему однажды? Микрофонный или пьезоэффект у керамических конденсаторов - обычное дело.

[=AK=]

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.