ungelöst Fragen zum Schaltplandesign

[beldowsk]

Hallo,

z.Z. bastle ich an einem Pulsgenerator. Mit ihm will ich die Linearität meines PMT-Adapters prüfen. Ich hatte eine Schaltplanvorlage mit einem 74HC14, bin inzwischen aber auf einen CD40106B gewechselt. Erste Versuche mit einem Beadboard (ich hatte damit ziemliche Kontaktprobleme) haben gezeigt, dass die Amplitude am Ausgang nicht groß genug für meine Anwendung war. Außerdem veränderte sich mit der Amplitude auch die Pulsform und damit die Verstärkung im PMT-Adapter. So war keine Linearität prüfbar. Daher habe ich der Schaltung noch einen OpAmp (OPA228) angehängt.

Zur Stromversorgung mit +/-18V dient ein DIY-Bausatz (AR182, Stabilisiertes symmetrisches Netzteil, 1,5-37V, max. 2x1,5A) mit Ringkerntransformator.

Hardware und Simulation stimmen noch nicht gut überein. Nach CD40106B-Datenblatt sollten sich mit R=100kΩ (gemessen 99,9kΩ) und C=47nF (gemessen 47,4nF) eine Frequenz von ca. 297Hz ergeben. Die Simulation liefert 256Hz die Messung 190Hz. Die 3 Potis in der Schaltung sind gesockelt, damit ich sie mit dem Multimeter einstellen kann. Der Parameter ,,ax" in der Simulation müsste eigentlich die Werte 0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4 und 0.45 durchlaufen, damit aber Simulation und Messergebnisse einigermaßen übereinstimmen muss ich ,,ax" mit dem Faktor 0.615 multiplizieren.

Im Diagramm sind die Simulationsergebnisse in rot und blau, die mit dem Oszilloskop digitalisierten Kurven in blaugrün und magenta zu sehen (in grün die ansteigende Flanke des Rechtecksignals auf die ich triggere).

Im Messaufbau von links nach rechts: externes USB-Audio-Interface, PMT-Adapter (weißes Gehäuse), Oszi, Pulsgenerator (im Stahlblechgehäuse) und Stabilisiertes symmetrisches Netzteil.

Weil es mir an Erfahrung fehlt, bin ich sehr unsicher, was die Dimensionierung der Spannungsteiler (Poti1 mit 100kΩ, Poti4 mit R19 und zusammen 4kΩ) und der Einstellung der Verstärkung (Poti3 mit 1MΩ zusammen mit R28 mit 10kΩ) betrifft. Gibt es dazu Tipps oder Empfehlungen?

Außerdem ist die Frage, ob die Kondensatoren an den IC’s (C32 und C34 mit 100µF) ausreichend sind. Sollten da parallel noch Elkos (low ESR) ran, oder müsste ich dann noch viel mehr tun (Induktivität, Filterstufe)?

Bei der Simulation muss für jeden .step 2x die Pseudo-Transient Analysis mit ESC abgebrochen werden.

Gruß Andreas

 

[beldowsk]

Hallo,

nun hab ich den Keramikkondensator C1 (47nF) gegen einen Folienkondensator getauscht. Das Schema hab ich durch Untergruppen überschaubarer und kleiner gemacht.

Für den Rechteckimpuls ergeben sich nun 184Hz (unabhängig von der Verstärkung des OpAmp). Poti1 und Poti4 sind nun so einjustiert, das der Pulsgenerator mit Poti3 auf 1MOhm (also mit einer Verstärkung von 1+1M/10k=101 für den OpAmp) einen Puls mit einer Amplitude etwas kleiner als 16V liefert. Der reale Chip kann zwar mit einer Versorgung von +/-18V etwas mehr als 16 V liefern, das Modell für LTspice kappt den Puls aber bei genau 16V. Mit einer OpAmp-Verstärkung unter 1+100k/10k=11 wird der Puls immer verrauschter. Ich komm zwar runter bis auf eine Verstärkung von 1+10k/10k=2, die Simulation von LTspice wird aber für die Verstärkungen 2 und 1+15k/10k=2,5 instabiel.

Im Diagramm sind die simulierten Kurven rot und blau, die vom Oszilloskop digitalisierten blaugrün und magenta (in dunkelgrün ist die Anstiegsflanke des Rechtecksignals zu sehen). Die Pulsamplituden (und das Rechtecksignal) sind um 1/10 skaliert, damit sie zu den Outputamplituden des PMT-Adapters (blau und magenta) passen.

Merkwürdig erscheinen mir die kleinen Buckel am Beginn des Pulses für ax=0,068; 0,1; 0,15 und 0,22 (siehe die 4 kleinsten blaugrünen Kurven im Diagrammauszug)? Kann ich das verhindern?

Gruß Andreas