{"id":97,"date":"2016-07-16T17:48:01","date_gmt":"2016-07-16T15:48:01","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/purplegain\/?page_id=97"},"modified":"2016-07-16T19:05:13","modified_gmt":"2016-07-16T17:05:13","slug":"gruppe-2-vco-platine","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/purplegain\/gruppe-2-uebersicht\/gruppe-2-vco-platine\/","title":{"rendered":"Gruppe 2 – VCO-Platine"},"content":{"rendered":"

\"Platine_VCO\"<\/a><\/p>\n

Auf der zweiten Platine sind nun die beiden VCO’s, der Addierer (Eingang) und der Exponentierer realisiert worden.<\/p>\n

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Addierer<\/strong><\/span><\/p>\n

\"Addierer\"<\/a>
\nWie bereit erw\u00e4hnt, dient der Addierer dazu, verschiedene Eing\u00e4nge gleichzeitig gewichten und verarbeiten zu k\u00f6nnen. Hierf\u00fcr wurde als Grundschaltung ein invertierender Addierer gew\u00e4hlt, welchem dann ein invertierender verst\u00e4rker mit einer Verst\u00e4rkung von -1 folgt. Die Gewichtung der einzelnen Signale wird hierbei \u00fcber die Potentiometer auf der Frontplatine realisiert.<\/p>\n

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Exponentierer<\/strong><\/span><\/p>\n

\"Expo\"<\/a>
\nDa die Frequenzen der gleichstufigen Stimmung nicht linear sondern exponentiell unterteilt sind, muss die Steuerspannung ebenfalls exponentiell \u00fcbersetzt werden. Hierzu wird die Charakteristik eines pn-\u00fcbergangs (wie z.B. in einer Diode) ausgenutzt. Wir benutzen hierf\u00fcr den Basis-Kollektor-\u00dcbergang eines pnp-Bipolartransistor, der Grund hierf\u00fcr folgt sp\u00e4ter. Um nun den entsprechenden Exponenten f\u00fcr die gleichstufige Stimmung zu realisieren, wird ein invertierender verst\u00e4rker mit einer Verst\u00e4rkung von rund -18mV pro Volt an die Basis des pnp-Transistors angeschlossen. Das Potentiometer R9 dient hierbei zur sp\u00e4teren Feinabstimmung, da bereits kleine Abweichungen gro\u00dfe Auswirkungen haben k\u00f6nnen.
\nEine weitere St\u00f6rungsquelle ist die Temperaturabh\u00e4ngigkeit, insbesondere die der Halbleiterbauelemente. Um zumindest den Einfluss der Temperatur auf den Sperrs\u00e4ttigungsstrom des Transistors zu verringern, wird ein zweiter pnp-Bipolartransistor verwendet. Wichtig hierbei ist, dass dieser die gleichen Eigenschaften aufweist und thermisch gut mit dem anderen Transistor gekoppelt ist. Aus diesem Grund haben wir uns f\u00fcr einen SMD-Baustein mit einem pnp-Transistorpaar entschieden. Die Temperaturkompensation wird nun dadurch erreicht, dass die beiden Transistoren eine Differenzstufe bilden, in der sich die Auswirkungen der Sperrs\u00e4ttigungsstr\u00f6me auf den Ausgang gegenseitig aufheben. Die grundlegende Schaltung hierzu stammt aus dem, unter Elektrotechnikern wohlbekannten Buch von, Tietze und Schenk [1] und wurde nach Ideen fr\u00fcherer Projekte erweitert.
\nDamit auch ohne Eingangsspannung die grundlegende Funktionsweise des VCO sichergestellt ist, wird \u00fcber einen weiteren OPV (IC1B) ein Referenzstrom vorgegeben. \u00dcber diesen l\u00e4sst sich nun der Arbeitsbereich des VCO einstellen. Weiterhin werden noch zwei weitere OPV’s ben\u00f6tigt, zum einen als Strom-Spannungswandler (IC1C) und ein invertierender Verst\u00e4rker (IC1D) zur Korrektur des Vorzeichens und zur Anpassung der Spannung an den Spannungsbereich des VCO von 0 bis +12V.<\/p>\n

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Oszillator (VCO)<\/strong><\/span><\/p>\n

\"VCO\"<\/a>
\nKern des Oszillators sind ein Integrierer (IC2) und ein Schmitt-Trigger (IC3), welche zusammen eine Dreiecks- und eine Rechteckschwingung erzeugen. Liegt am invertierenden Eingang des Integrierers eine Spannung an, so wird der Kondensator (C4) geladen, woraus sich am Ausgang eine fallende Flanke (da invertierend) ergibt. Erreicht diese den Schwellenwert am Schmitt-Trigger, so wechselt dieser am Ausgang sprunghaft das Vorzeichen und gibt die positive Versorgungsspannung aus. Der Schwellenwert liegt hierbei jeweils ein wenig unterhalb der positiven bzw. leicht oberhalb der negativen Versorgungsspannung. Grund hierf\u00fcr ist der Spannungsteiler zwischen Ausgang und nicht-invertierendem Eingang des Schmitt-Triggers.
\n\u00dcber das Rechtecksignal am Ausgang des Schmitt-Triggers wird nun der npn-Bipolartransistor angesteuert, der den Integrationskondensator \u00fcber einen Trimmer entl\u00e4dt. Daraus resultiert nun die steigende Flanke des Dreiecks. Erreicht diese nun die andere Schaltschwelle, so springt das Rechtecksignal auf negative Versorgungsspannung, der pnp-Transistor sperrt und der Kondensator kann sich wieder aufladen. Da sich dieser Vorgang periodisch mit fester Frequenz (in Abh\u00e4ngigkeit der Kapazit\u00e4t und der Widerstandswerte) wiederholt, werden ein Dreiecks- und ein Rechtecksignal erzeugt.
\nAnschlie\u00dfend wurden noch zwei Impedanzwandler f\u00fcr die Ausg\u00e4nge umgestzt, da der Oszillator sonst durch die Schaltungen des Waveshapings zu sehr belastet werden w\u00fcrde.<\/p>\n

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VCO2<\/strong><\/span>
\nDer zweite Oszillator wurde komplett analog zum VCO1 realisiert, aufgrund der geringen Belastung wurden hier jedoch die Impedanzwandler weggelassen. Zudem wird dieser nicht mit einem Exponentierer angesteuert.<\/p>\n

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[1] Tietze, U.; Schenk, C.; Gamm, E.: Halbleiter-Schaltungstechnik, 5. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1980<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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