Problema con un oscilador de relajación (con amplificador operacional)

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Estoy estudiando un oscilador de relajación. Este circuito de wikipedia muestra exactamente mi circuito con la única diferencia de que estoy usando valores diferentes para cada resistencia.

Llamé a la resistencia R la que conecta la entrada inversora del amplificador operacional y su salida, R1 la que conecta la entrada no inversora del amplificador operacional y la tierra y R2 la última.

He usado un osciloscopio para medir la frecuencia de la onda de salida. El hecho extraño es que mido frecuencias siempre más bajas de lo esperado. Calculé las frecuencias esperadas usando esta fórmula: $$ f = \ frac {1} {2RCln (\ frac {1 + k} {1-k})} $$ dónde $$ k = \ frac {R1} {R1 + R2} $$ ¿Alguien me puede explicar por qué siempre obtengo frecuencias más bajas de lo esperado? También intenté cambiar las resistencias y los valores de los condensadores, pero obtuve nuevamente frecuencias más bajas de lo esperado. Estoy usando un amplificador operacional TL081, resistencias que van de 500 ohmios a 46k ohmios y condensadores que van de 45 nF a 1.7 microFarad.

    
pregunta Daniele Nazzari

2 respuestas

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Su fórmula está escrita de tal manera que asume que Vdd y Vss son simétricos con respecto al fondo. Si esto no es cierto, por ejemplo, solo está utilizando una fuente de alimentación con Vss conectado a tierra, esta fórmula no se aplica.

Si desea usar este circuito con una sola fuente (o fuentes asimétricas), deberá conectar el extremo a tierra de R1 a una "tierra virtual" en (Vdd + Vss) / 2. De hecho, lo que puede hacer es simplemente dividir R1 en dos resistencias separadas con el doble del valor, y conectar uno entre R2 y Vss y el otro entre R2 y Vdd.

    
respondido por el Dave Tweed
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Usando la convención de Daniele de los comentarios:

\ $ k = \ dfrac {R1} {R1 + R2} \ $

\ $ Vs1 \ $ y \ $ Vs2 \ $ son los voltajes máximos y mínimos de salida, resp., y \ $ Vth \ $ y \ $ Vtl \ $ el umbral superior e inferior, resp., obtengo lo siguiente ecuaciones:

\ $ \ begin {cases} (Vth - Vs2) e ^ {- t1 / (RC)} = Vtl - Vs2 \\ (Vs1 - Vtl) e ^ {- t2 / (RC)} = Vs1 - Vth \ end {cases} \ $

que, al resolver \ $ t1 \ $ y \ $ t2 \ $ da

\ $ \ begin {cases} t1 = RC \ cdot ln \ left (\ dfrac {k \ cdot Vs1 - Vs2} {(k -1) Vs2} \ right) \\ t2 = RC \ cdot ln \ left (\ dfrac {k \ cdot Vs2 - Vs1} {(k-1) Vs1} \ right) \ end {cases} \ $

Entonces la frecuencia es

\ $ f = \ dfrac {1} {t1 + t2} = \ dfrac {1} {RC \ left [ln \ left (\ dfrac {k \ cdot Vs1 - Vs2} {(k -1) Vs2} \ right) + ln \ left (\ dfrac {k \ cdot Vs2 - Vs1} {(k-1) Vs1} \ right) \ right]} \ $

que es diferente de Dave tiene.



Dave menciona un 20% de tolerancia para los condensadores. Eso es común para los electrolíticos (su tolerancia superior puede incluso llegar al 50%), pero las cerámicas asequibles, como X5R y X7R, existen con una tolerancia del 10%.

    
respondido por el stevenvh

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